Fuente de alimentación conmutada

Una fuente de alimentación es un dispositivo eléctrico que convierte la corriente eléctrica que proviene de una fuente de energía al valor de voltaje necesario para alimentar una carga, como un motor o un dispositivo electrónico. Hay dos diseños principales para fuentes de alimentación: una fuente de alimentación lineal y una fuente de alimentación conmutada.

Lineal: Los diseños de fuente de alimentación lineal utilizan un transformador para reducir el voltaje de entrada. Luego, el voltaje se rectifica y se convierte en un voltaje de corriente continua, que luego se filtra para mejorar la calidad de la forma de onda. Las fuentes de alimentación lineales utilizan reguladores lineales para mantener un voltaje constante en la salida. Estos reguladores lineales disipan cualquier energía extra en forma de calor.

Conmutación: Un diseño de fuente de alimentación conmutada es una metodología más nueva desarrollada para resolver muchos de los problemas asociados con el diseño de la fuente de alimentación lineal, incluido el tamaño del transformador y la regulación de voltaje. Al cambiar diseños de fuente de alimentación, la tensión de entrada ya no se reduce; en cambio, se rectifica y filtra en la entrada. Luego, el voltaje pasa por un chopper, que lo convierte en un tren de pulsos de alta frecuencia. Antes de que el voltaje alcance la salida, se filtra y se rectifica una vez más.

Las fuentes de alimentación conmutadas de CA / CC ofrecen un mayor rendimiento por una fracción del tamaño, que es lo que las ha hecho tan populares. La desventaja es que sus circuitos son significativamente más complejos y requieren circuitos de control más precisos y filtros de cancelación de ruido. Pero actualmente es la forma más eficiente de transformar la energía CA en CC. La potencia se convierte en tres etapas:

1. Rectificación de entrada: este proceso toma el voltaje de la red de CA y lo convierte en una onda rectificada de CC mediante un puente de diodos. Se agrega un capacitor a la salida del puente para reducir el voltaje de ondulación.

2. Corrección del factor de potencia (PFC): debido a la corriente no lineal en el rectificador, el contenido de armónicos de la corriente es bastante grande. Hay dos formas de resolver esto. El primero es PFC pasivo, que utiliza un filtro para amortiguar el efecto de los armónicos, pero no es muy eficiente. La segunda opción, denominada PFC activo, utiliza un convertidor elevador de conmutación para hacer que la forma de onda actual siga la forma del voltaje de entrada. Active PFC es el único método para diseñar un convertidor de potencia que cumpla con los estándares actuales de tamaño y eficiencia.

3. Aislamiento: las fuentes de alimentación conmutadas pueden estar aisladas o no. Un dispositivo está aislado cuando la entrada y la salida de la fuente de alimentación no están conectadas físicamente. El aislamiento se realiza mediante el uso de transformadores, que aíslan galvánicamente las dos mitades del circuito. Sin embargo, los transformadores solo pueden transferir energía eléctrica cuando hay una variación en la corriente, por lo que el voltaje de CC rectificado se corta en una onda cuadrada de alta frecuencia, que luego se transfiere al circuito secundario, donde se rectifica nuevamente y finalmente se transmite a La salida. Hay muchos aspectos diferentes a considerar al diseñar una fuente de alimentación conmutada, especialmente relacionados con la seguridad, rendimiento, tamaño, peso, etc. Los circuitos de control para fuentes de alimentación conmutadas también son más complejos que en las fuentes de alimentación lineales.