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Montaje de varias fuentes ATX en un mismo ordenador.

EFECTDOSMIL - 01/01/2004 - DERECHOS AUTOR


COMO MONTAR VARIAS FUENTES ATX EN UN MISMO ORDENADOR.

1.- Introducción:

Las fuentes ATX se introdujeron en 1996, y son las que permiten que nuestro ordenador se encienda y se apague bajo las órdenes del sistema operativo.

Antiguamente se empleaban fuentes de alimentación AT, que no podían ser controladas por software, y debido a esto Windows siempre disponía de una pantallita que decía Ahora puede apagar el equipo con seguridad.

Todas las fuentes de alimentación tienen una potencia nominal de trabajo, por encima de la cual no pueden funcionar. Esto quiere decir que la fuente no es capaz de suministrar toda la corriente que nosotros le pidamos, sino que la limita internamente a unos valores establecidos por el fabricante. Estas cifras suelen rondar los 250 W, aunque en la práctica es difícil que la fuente llegue a dar la potencia que indica en la etiqueta.

El problema es que a medida que aumentamos el número de periféricos en la máquina, llega un momento en que la fuente de alimentación no da más de sí. En esta situación es frecuente que el sistema se vuelva inestable, pues, aún cuando los dispositivos operan con corrientes de trabajo inferiores a las nominales, hay operaciones como la copia de datos entre discos duros, wake up, etc. que producen un pico de consumo que hace que las tensiones de alimentación se alejen mucho de los límites aceptables (ver Tabla 1).

Salida --> Tolerancia --> Min. --> Nom. --> Max. --> Max. Ruido & Rizado

+12VDC (1) --> ±5% --> +11.40 V --> +12.00 V --> +12.60 V --> 120 mV
+5VDC --> ±5% --> +4.75 V --> +5.00 V --> +5.25 V --> 50 mV
+3.3VDC --> ±5% --> +3.14 V --> +3.30 V --> +3.47 V --> 50 mV
-5VDC --> ±10% --> -4.50 V --> -5.00 V --> -5.50 V --> 100 mV
-12VDC --> ±10% --> -10.80 V --> -12.00 V --> -13.20 V --> 120 mV
+5VSB --> ±5% --> +4.75 V --> +5.00 V --> +5.25 V --> 50 mV

Tabla 1 Características de la tensión DC de salida en fuentes ATX.

Tipo de fuente
Toma


160 W 200 W 250 W 300 W 200(12) W 250(12) W

12 V - 6 8 10 12 10 13
5 V - 18 21 25 30 21 25
3.3 V - 14 14 16 20 14 20
-5 V - 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
-12 V - 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
+5Vsb - 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

Pot máx. en

3.3-5 110 W 125 W 145 W 180 W 125 W 145 W

Tabla 2 Corriente máxima de salida de las fuentes ATX (en Amperios). Especificación 1.2.

Existen al menos dos soluciones al problema. La solución más fácil es tirar la fuente vieja y comprar una más potente. Esto sería lo ideal si no fuera porque a medida que la potencia se acerca a los valores que a nosotros nos hacen falta (350 W ó 400 W), el precio de la fuente aumenta exponencialmente. Además estas fuentes también son mucho más difíciles de conseguir.

La segunda solución es incorporar una segunda fuente de alimentación al ordenador, de modo que el consumo se reparta entre las dos. Podríamos emplear tanto fuentes ATX como fuentes AT, e incluso combinar una de cada, pero el interés de utilizar dos fuentes ATX es mantener la capacidad de gobernar por software el arranque y la puesta en stand by. Ahora, el problema que tenemos que resolver es cómo sincronizar las dos fuentes para que respondan de la misma manera a las señales de control de la placa base.

A día de hoy, es realmente difícil encontrar información de cómo hacer esto, así que, dado que me vi obligado a resolverlo por mi cuenta, pongo a disposición de todos lo que creo ha sido un trabajo exitoso. De todas formas, y como siempre se hace en estos casos, no me hago responsable de las consecuencias que pueda tener la puesta en práctica de todo lo aquí expuesto.
Cualquiera que intente modificar el normal funcionamiento de un dispositivo debe hacerlo con cuidado, y cerciorándose de que en ningún caso se sobrepasen los márgenes de funcionamiento establecidos por el fabricante.

2.- Cómo hacerlo sin preguntas:

Estos son los pasos a seguir para poner a funcionar las dos fuentes ATX simultáneamente:

1.- La placa base la conectaremos a una sola de las fuentes mediante el conector principal.

2.- En este conector hay un cable verde (pin 14, señal PS_ON#), que debe ser unido al correspondiente de la otra fuente. Con esto conseguimos que las dos fuentes se conecten y desconecten simultáneamente.

3.- Cortocircuitaremos las tierras de ambas fuentes, es decir, los cables negros. Para ello podemos utilizar cualquiera de los conectores que nos quedan libres, por ejemplo el conector cuadrado de 12 V o el conector AUX, que normalmente sólo se usan en placas que demandan gran cantidad de potencia.

4.- Ahora podemos conectar a cada fuente los dispositivos que creamos oportunos.

Para no tener que soldar, podemos emplear un cable de 1 mm2 de un solo hilo para hacer las conexiones, pues suele encajar perfectamente en la parte de atrás del conector (por el mismo sitio por el que vienen los cables de la fuente), y proporciona un contacto perfecto para lo que buscamos.


Tipos de conectores en una fuente ATX.

Pin --> Signal Color <--> Pin --> Signal --> Color

1 --> +3.3VDC --> Orange <--> 11 --> +3.3VDC --> Orange [11] [+3.3 V default sense] [Brown]
2 --> +3.3VDC --> Orange <--> 12 --> -12VDC --> Blue
3 --> COM --> Black <--> 13 --> COM --> Black
4 --> +5VDC --> Red <--> 14 --> PS_ON# --> Green
5 --> COM --> Black <--> 15 --> COM --> Black
6 --> +5VDC --> Red <--> 16 --> COM --> Black
7 --> COM --> Black <--> 17 --> COM --> Black
8 --> PWR_OK --> Gray <--> 18 --> -5VDC --> White
9 --> +5VSB --> Purple <--> 19 --> +5VDC --> Red
10 --> +12VDC --> Yellow <--> 20 --> +5VDC --> Red

Tabla 3 Señales del conector principal de una fuente ATX.


3.- Descripción detallada:

La clave para sincronizar las dos fuentes está en la señal PS_ON#. La placa base la pone a nivel bajo cuando se quiere encender la fuente de alimentación. La circuitería que controla esta señal es TTL, así que el nivel bajo entra dentro del margen 0 V – 0.8 V. Para apagar la fuente se pueden hacer dos cosas: poner esta señal a nivel alto, o dejar el terminal en alta impedancia, pues la circuitería interna de la fuente incluye una resistencia de pull-up que garantiza el nivel alto cuando el terminal está al aire.

Cabe preguntarnos cómo demonios es posible que la placa haga nada con la señal PS_ON# si la fuente de alimentación está apagada. Buena pregunta, las fuentes ATX suministran constantemente una tensión de 5 V a la placa madre a través de la señal +5VSB. Esto sirve para poder mantener a los periféricos y a la propia placa en modo suspendido (stand by).

Dicho esto, en teoría si cortocircuitamos este pin con tierra (señal COM), la fuente debería arrancar. Esto, desde luego, se puede probar, y se comprobará simplemente al ver que arranca el ventilador de la fuente. De todas formas, algunas fuentes activan el ventilador a partir de cierta temperatura de trabajo, así que si disponemos de una de esas, tendremos que usar un polímetro, por ejemplo.

Podemos hacer otra prueba: arrancar las dos fuentes simultáneamente (fuera del ordenador, por supuesto). Para ello unimos las tierras, para asegurarnos de que tenemos una referencia común y unimos también los pines 14 (PS_ON#). Hecho esto, si los ponemos a tierra, las dos fuentes deberían arrancar al unísono. No vendría nada mal realizar aquí una prueba para asegurarnos de que no va a pasar nada raro cuando sea la placa quien arranque las fuentes. Como ya hemos dicho, el arranque de las fuentes está controlado por lógica TTL, lo que significa que por el terminal PS_ON# pasa una pequeña cantidad de corriente, que la especificación limita a 1.6 mA. Lo que tenemos que comprobar es que esta condición se siga cumpliendo con las dos fuentes juntas. En mi caso, esta medida andaba sobre los 0.1 mA.

Una vez que la fuente ha arrancado, pone a 5 V la señal PWR_OK, para indicarle a la placa que la corriente es lo suficientemente estable para arrancar sin riesgo de caídas.

La especificación indica que el tiempo que transcurre entre la activación de PS_ON# y la de PWR_OK debe mantenerse en un intervalo entre 100 ms y 400 ms. Esto nos plantea un problema pues, dado que tenemos dos fuentes arrancando, también disponemos de dos señales PWR_OK que se van a activar en momentos ligeramente diferentes. ¿A cuál de las dos le hacemos caso?

Lógicamente deberíamos conectar a la placa la señal que se activa más tarde, pero para eso deberíamos incluir un pequeño circuito en nuestro montaje.

En la práctica podemos ignorar este problema, conectando únicamente la de la fuente que alimenta la placa. Esto es así porque los discos arrancan sólo cuando la tensión llega al nivel adecuado y la placa no accede a ellos hasta que la BIOS explora los buses IDE, aproximadamente 1 segundo después de arrancar. Este tiempo nos da un margen, creo yo, más que suficiente como para ignorar este detalle. Aun así, en caso de que dispongamos del material adecuado, yo aconsejaría comprobar estos tiempos.

Si hemos conseguido que arranque sin problemas, ya tenemos el cacharrillo preparado para montarlo dentro del ordenador.

4.- Comentarios:

En general, un procesador actual del tipo de un Athlon, nos exige que le garanticemos una corriente de alimentación bastante importante. Dado que este se alimenta de la placa madre, y no parece posible independizarlo, es aconsejable asignarle a la placa base la fuente más potente y más estable.

Las especificaciones ATX nos hablan de que a efectos de disipación de potencia, supongamos que el procesador consumirá unos 60 W, la placa unos 11 W en la zona de rectificación de corriente, unos 5 W por tarjeta, etc… Esto nos da una idea de por dónde andan las corrientes que consume la placa. Obviamente estos datos no son exactos, pues una tarjeta de red seguramente no consuma más que unas décimas de Wattio, mientras que una tarjeta gráfica puede superar los 12 W que se le asignan. Si queremos confirmar los datos, podemos referirnos a los correspondientes manuales.

En cualquier caso, recomiendo que se diseñe pensando en la peor situación de consumo y teniendo en cuenta que estos valores de disipación implican valores medios de corriente.

Hay que tener en cuenta que a pesar de que el sistema se mantenga bien en los márgenes de funcionamiento medios, los picos de consumo pueden ser considerables, y suelen ser los que tiran el sistema. Por ejemplo, un disco duro normalmente consume del orden de 0.5 A - 1.5 A en el régimen normal de trabajo, sin embargo cuando despierta del estado de stand by, es decir cuando arranca el motor y la lógica, el consumo se puede disparar a los 4 A de pico, y mantenerse en una media de 2.5 A durante los primeros segundos.

Dicho esto, parece que lo mejor es separar los discos de la placa con el fin de evitar pequeñas caídas de tensión provocadas por los picos de consumo.

Hay algunas recomendaciones que hablan de montarlo pensando en que la placa va a consumir unos 18 A en la toma de 5 V. Yo, sin ánimo de ser exagerado, elevaría este valor. Por ejemplo, según AMD mi procesador puede llegar a consumir 80 W a pleno rendimiento. Si echamos cuentas, 80/5 = 16 A sólo para el procesador. Si tenemos en cuenta que este trabaja a 1.75 V y que es la placa quien se encarga de la transformación, y que el proceso no es gratuito, podría ocurrir que esos 18 A los llegue a consumir el procesador sólo (en situaciones extremas, eso sí). Parece algo exagerado pero en general, dar márgenes de error amplios nos evitará muchos quebraderos de cabeza en el futuro. Yo plantearía algo así como unos 22 A ó 25 A como mínimo para la placa, que suponen un consumo entre 110 W y 125 W.

5.- Conclusión:

Hemos conseguido conectar las dos fuentes con un coste muy reducido y de forma que ninguna de ellas trabaje fuera de los márgenes de funcionamiento. El resultado es una cosa que cumple mejor las especificaciones ATX que la primera fuente, lo que alarga la vida de los demás componentes y mejora nuestra salud mental cuando no se nos fríe el ordenador a mitad de cualquier cosa interesante. De todo el proceso lo que lleva más tiempo, y con diferencia, es ir a la tienda a comprar la segunda fuente y lo más complicado es encontrarle un hueco a la fuente dentro de la caja. Todo el material que hace falta es un pelacables y un poco de cable. No hay que cortar ningún cable de las fuentes ni soldar nada, aunque parezca absolutamente increíble.

Por último simplemente comentar que el experimento funcionó, y con unos resultados más que aceptables, mejorando sensiblemente la estabilidad de la máquina.

6. Referencias:

• Intel Corporation. ATX/ATX12V Power Supply Design Guide. Version 1.2
• Intel Corporation. ATX Specification. Version 2.1. Junio 2002
• http://www.formfactors.org/developer/powersupply.htm
Autor: Alberto Escolar Piedras - Agosto de 2002

NOTA: Este documento está basado en datos del año 2002. Hoy (2008) tenemos fuentes disponibles que superan los 1000w, y fuentes de 500w o 600w a precios más que razonables, que hace que instalar dos fuentes en un ordenador para aumentas su potencia sea cuando menos poco rentable.





Tags: Rendimiento, Fuentes alimentacion




Opiniones de nuestros lectores:OPINIONES: 4

Opinión 1.

Visitante - Re: Montaje de varias fuentes ATX en un mismo ordenador. - Fecha: 01-09-2010 23:46:38.
Excelente solucion para la demanda de potencia en la PC, por supuesto cuando no existian fuentes mayores que 250w. Hoy economicamente y por el espacio que ocupan y ademas hay fuentes con potencias que superan con olgura los 1000w. Muy buena ayuda en casos necesarios.
10 puntos para el autor.

Opinión 2.

Visitante - Re: Montaje de varias fuentes ATX en un mismo ordenador. - Fecha: 05-11-2010 12:12:53.
muy buena descricion

Opinión 3.

Visitante - Re: Montaje de varias fuentes ATX en un mismo ordenador. - Fecha: 07-01-2011 05:53:35.
ya ok esta bonito el post, pero ni siquiera dices si eso se puede hacer con fuentes de diferentes watts , es decir una de 450w genericos y una de 200w reales

Opinión 4.

Visitante - Re: Montaje de varias fuentes ATX en un mismo ordenador. - Fecha: 12-07-2011 03:42:17.
Se pueden colocar fuentes de diferentes watts; lo importante es que reservemos la mas potente de ellas para la alimentacion del motherboard y la mas pequeña para los discos y lectograbadoras.
En un primer experimento, yo hacia que la primer fuente encendiera la segunda via micro-rele y tomaba la señal POWOK de la segunda para habilitar el motherboard. Pero, la lentitud del rele(milisegundos, sumados a los necesarios de la segunda fuente) fue perjudicial para el mother y por suerte solo arruine los puertos usb( es una historia larga de contar).



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