Diseño De Fuente Swiching

Diseño de fuentes de alimentación por switching
con conversión directa desde 110/220 VAC.
Autores:
Ing. Guillermo Jaquenod.
Ing. Rafael Charro.
Departamento técnico de ELKO/ARROW.

Resumen: el diseño de fuentes de alimentación convencionales usando transformadores
operando a 50 Hertz produce soluciones que suelen ser inconvenientes, tanto por su elevado
costo, excesivo peso y volumen,así como por su bajo rendimiento de conversión (con la
consiguiente generación de calor). La tecnología actual permite que hoy muchos fabricantes
ofrezcan soluciones “single-chip”, que facilitan el diseño de fuentes de conmutación que
pueden operar con altas tensiones de entrada (85VAC a 230VAC), con elevados rendimientos
(usualmente mejor al 75% u 80%), de bajo costo y volumen, y usando muypocos componentes
Esta nota de aplicación describe los criterios generales de diseño y muestra ciertas posibles
aplicaciones usando circuitos integrados de ST (VIPerXX), ON (NCP1200, MC33363) y
PHILIPS (StarPlug)..

1. Introducción
Aunque a veces es considerado un asunto menor, el diseño de fuentes de alimentación es un tema que
puede afectar seriamente el costo y prestaciones de cualquierequipo.
Al diseñarse fuentes de alimentación convencionales usando transformadores operando a 50 Hertz se
generan soluciones que suelen ser inconvenientes, tanto por su elevado costo, excesivo peso y volumen,
así como por su bajo rendimiento de conversión, y la consiguiente generación de calor. La alternativa a
este tipo de diseños ha sido desde hace tiempo el empleo de fuentes de conmutación(switching),
aunque usualmente fué evitada por ser una solución compleja y con ciertos puntos oscuros en cuanto a
criterios de diseño.
Hoy día, la tecnología de fabricación de circuitos integrados permite que muchos fabricantes ofrezcan
soluciones “single-chip”, que facilitan el diseño de fuentes de conmutación que operan directamente
sobre el lado de alta tensión, con elevados rendimientos(usualmente mejor al 70% u 80%), de bajo
costo y volumen, y usando muy pocos componentes (con la consiguiente facilidad de armado y mayor
confiabilidad). Esta situación no es casual, sino que ha sido motivada por el mayor domino en la
fabricación de circuitos integrados, donde se ha logrado mezclar dispositivos de baja señal y voltaje de
operación junto a dispositivos conmutadores de potenciacapaces de operar con altas tensiones de
colector (o Drain).
Esta nota de aplicación analiza los puntos conflictivos en el diseño de una fuente convencional,
describe los circuitos y criterios generales de diseño de fuentes de conmutación, y muestra ciertas
posibles aplicaciones usando circuitos integrados de SGS-Thomson (ST Microelectronics: VIPerXX),
ON Semiconductors (NCP1200, MC33363) yPhilips Semiconductors (StarPlug TEA152x)..

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Elko Componentes Electronicos S.A.

G.Jaquenod y R.Charro

2. Observaciones críticas sobre una fuente convencional
La figura muestra el esquema típico de una fuente convencional, donde pueden notarse los
grandes bloques constructivos:

• Etapa de entrada de alta tensión alterna. En general la fuente de energía suele ser de alta tensión(110 o 220 Volts eficaces) y de alterna de 50 o 60 Hertz, aunque ciertas aplicaciones puede requerir
otro tipo de tensiones y/o frecuencias. Dentro de toda esta variedad un caso comercial interesante es
el de los “wall-adapter” universales, que aceptan tensiones de entrada de 90VAC a 250VAC,
frecuencias de línea desde 47 a 63 Hertz, y con potencias de salida de 1Watt hasta 100 o 200 Watts.
•Filtro de línea. El filtro de línea tiene por función proteger al equipamiento de posibles picos
transitorios u otras señales interferentes provenientes de la red de alta tensión, y a la vez bloquear la
inserción en la red de señales de alta frecuencia (EMI Electro-Magnetic Interference) generadas por
la fuente. Este requerimiento es imprescindible al fabricar fuentes para equipos que deban...