Fuente de alimentación conmutada

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

Lineal: las fuentes de alimentación lineales utilizan un transformador para reducir el voltaje de entrada. Luego, el voltaje se rectifica y se convierte en voltaje de CC, 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 de salida constante. Estos reguladores lineales disipan el exceso de energía en forma de calor.

Conmutación: la fuente de alimentación conmutada es una nueva metodología 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 las fuentes de alimentación, la tensión de entrada ya no se reduce; en cambio, se corrige y filtra en la entrada. Luego, el voltaje pasa a través de un chopper, que lo convierte en un tren de pulsos de alta frecuencia. Antes de que el voltaje llegue a la salida, se filtra y se rectifica nuevamente.

Las fuentes de alimentación conmutadas de CA / CC proporcionan un mayor rendimiento en un espacio reducido que las ha hecho tan populares. La desventaja es que sus circuitos son mucho más complejos y requieren circuitos de control y filtros de reducción de ruido más precisos. Pero actualmente es la forma más eficiente de convertir la energía CA en CC. La conversión de energía tiene lugar en tres etapas:

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

2. Corrección del factor de potencia (PFC): debido a la corriente no lineal en el rectificador, el componente armónico de la corriente es bastante grande. Hay dos formas de resolver este problema. La primera es la corrección pasiva del factor de potencia, que utiliza un filtro para reducir los efectos de los armónicos, pero no es muy eficaz. La segunda opción, llamada PFC activo, utiliza un convertidor elevador pulsado para hacer coincidir la forma de onda actual con el voltaje de entrada. Active PFC es el único método de diseño de convertidores de potencia que cumple con los estándares actuales de tamaño y eficiencia.

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