(Tutorial) Fuentes Always "Primera parte basica"

Esta primera parte es básica y apunta a los colegas que recién empiezan y que tienen poca idea de básicamente como funciona una fuente sincronizada de las que podemos encontrar en la placa de una portátil! 

En una segunda entrega voy a hablar de las señales, de las fallas que pueden tener y profundizar un poco mas sobre como en realidad se generan los voltajes de salida.

Una placa de motherboard de portátil tenemos varias fuentes internas que alimentan distintas zonas de la placa en determinado tiempo. Estas Fuentes las podemos dividir en dos grandes grupos… 

En el primer grupo tenemos dos sistemas o fuentes importante y que serían las que están activas desde el momento que se alimenta la placa y sin que toquemos nada. El circuito denominado Charger o Cargador que como su nombre indica se encarga de cargar la bateria y estaria ubicada como la primer fuente después del jack o pin de carga. 
y la segunda fuente de importancia sería la que se encarga de la alimentación de prácticamente toda la placa llamada fuente de tensiones Always o la traducción  Siempre Presentes ya que esta alimentación  tienen que estar presente para que el equipo empiece a funcionar. después podemos encontrar variaciones si está a su plena potencia o si primero tenemos una mínima potencia solo para las partes críticas hasta que se presione el botón de power. Esto varia por la arquitectura de la placa.

En el segundo grupo se encuentran las fuentes que entregan las alimentaciones que alimenta zonas específicas en momentos específicos  y activadas en secuencias llamadas Tensiones Secundarias... que empiezan aparecer una vez que la máquina pasa del estado reposo al de encendido o sea cuando presionamos el botón de power.

Todas tienen suma importancia y sin ellas la portátil no podría funcionar con excepción del el Charger que podríamos anularla y solo dejaría de cargar la batería pero la máquina seguirá funcionando, cualquiera de las otras fuentes que por problemas dejen de funcionar automáticamente el equipo presentara una respuesta desde no tener video a directamente no encender. 

Dentro de las del primer grupo como dije antes, esta las Tensiones Always y se define de importante porque prácticamente alimenta con sus dos tensiones 3.3V y 5V toda la placa y a otras fuentes que usarán estos voltajes para generar otros voltajes iguales o menores con diferentes potencias que alimentarán otras partes de la placa o algún periférico.

Esta fuente es la que vamos hablar, es una fuente que por su exigencia de trabajo causa muchas fallas junto con la fuente Charger. 

En la mayoría de portátiles antiguas y no tanto esta fuente Always  está activa al 100% desde el momento que está alimentada ya sea por la batería o el cargador externo. En las maquinas mas modernas podemos encontrar como mencionen antes que tengamos una especie de pre-Always con una potencia muy baja para alimentar solo las zonas necesarias como el boton de power, el EC o alguna de las bios y  entran a trabajar al 100% cuando presionamos el botón de power si no pueden estar entregando estos voltajes de 3.3V o 3.3V y 5V dependiendo de la configuración de la placa y el tipo de microcontroladores que tiene. 

Esta fuente como la que vemos en la 1° imagen de un esquemático de una HP CQ40 ..

Puede cambiar el tipo de IC controlador pero el funcionamiento y los componente que encontremos en esta fuente va a ser similares en la mayoría de las placas independientemente del fabricante.

La 2° imagen es el mismo IC pero mostrado en la hoja de datos del fabricante y noten que la distribución de los componentes asociados es prácticamente la misma a la del fabricante de la placa.

En el centro el IC y si prestamos atención veremos que lo que vemos a la derecha es igual a lo que vemos a la izquierda eso es porque este integrado se divide internamente en dos partes iguales controlando de forma independiente las dos alimentaciones. 

Ahora detengámonos un poquito aquí.. Esa similitud de derecha a izquierda en componentes en el resultado final nos está entregando un voltaje a la izquierda de 3.3V y a la derecha de 5V a una máxima potencia que puede llegar hasta con picos máximos de 6A. 

Y como lo hace?... Bueno sin entrar en una explicación muy académica pero que se entienda fácil...

Veamos la imagen 3°

Es la mitad del primer esquema y es donde se obtienen los 5V que si entendemos este lado el otro lado de los 3.3V es completamente similar..

Veamos el recuadro rojo.. Es donde sucede todo lo importante… está compuesto en este caso por 2 Mosfet, una bobina y un capacitor.
Hago un pequeño paréntesis... En este caso tiene estos componentes, se puede dar el caso de que tenga más Mosfet, que tenga un Mosfet doble pero el funcionamiento va a ser el mismo lo que cambia que, sí tiene más Mosfet por lo general va a entregar más potencia.. Eso lo podemos ver en la fuente que alimenta el MICRO que podemos encontrar 3 a 6 Mosfet... Sigamos!

Como decía tenemos 2 Mosfet y si vemos en él de arriba está alimentado con los 19v en este caso del mismo voltaje de cargador pero puede ser menor el voltaje si esta solo con la batería… Los Mosfet básicamente trabajan en este caso como llaves muy rápidas que solo van a estar abriendo y cerrando con pulsos que  le indique el IC  TPS51120. La velocidad puede ser mayor a las 300.000 veces por segundo pudiendo llegar a más de 600.000. Turnándose con el segundo Mosfet que está a masa y en conjunto con la bobina y el capacitor se obtiene de los 19v un voltaje final en este caso de 5v. 

En el caso del lado de los 3.3V la cantidad de veces que se abre y cierra las llaves (Mosfet) va a ser tal que el resultado final nos va dejar obtener un voltaje con potencia de 3.3V. El mismo IC controla la salida todo el tiempo y va haciendo correcciones. 

Si vemos en el esquema primero hay una diferencia de componentes del lado de los 3.3V con respecto a lado de los 5V.. Parecería que tenemos un solo Mosfet… en realidad es un solo encapsulado pero dentro de este hay 2 Mosfet igual que del lado de los 5V.. Eso depende del fabricante de la placa en usar determinados componentes pero lo importante que el funcionamiento de los dos lados es similar independiente de la cantidad de componentes.

Ahora que entendimos básicamente  como se generan estos voltajes vamos un poco más allá y veamos cómo se activan y cómo se controlan estos voltajes!

Veamos la imagen 4°

Vemos varias conexiones de este IC!! No vamos hablar de todas pero mencionaremos las relevantes! 

La pata 16 y 15 es por donde se alienta este IC usando la alimentación general que como dije puede ser entre los 19V que entrega el cargador a lo que nos de la batería. 

La pata 13 es la encargada de activar al IC o sea de darle la orden de empezar a trabajar.

Las patas 10, 12, 19 y 21 de habilitar a los Mosfet para que trabajen en secuencias proporcionando el tren de pulsos a sus gate.

La pata 2 y 5 controlan la salida de cada lado y cualquier variación de esta se  informa al IC para que este haga la modificación se apague si detecta algo fuera de los límites establecidos.

La pata 23 está en comunicación con el controlador que puede ser el EC como en esta placa y si hay algo fuera de lo normal el EC toma las medidas necesaria apagando el resto de las fuentes para evitar daños mayores.

En la pata 8 y 17 este IC nos entrega por un regulador interno una salida de 3.3V y 5V pero de baja potencia. Este voltaje es utilizado como dije más arriba para alimentar zonas esenciales de baja potencia y así ahorrar energía y que la batería nos dure más tiempo... Y en el momento que se presione el botón de power encender  la fuente y pueda alimentar con toda su potencia el resto de la placa.

Digo patas pero este IC tiene un encapsulado donde no tiene patas sino contactos.

En principio es como funciona esta fuente que es muy similar al funcionamiento de la mayoría de las fuentes secundarias o auxiliares que encontramos en la placa de cualquier portátil. 

En el curso que está próximo a salir explicaremos mas en detalle del funcionamiento de estas fuentes y las fallas que suelen tener, como buscarlas y repararlas. Cómo reemplazar mosfet que no tenemos el mismo... y muchos otros Tip.
Para información del curso por favor mande un mail a info@santale.com.ar

Alejandro Samtale