Caracteristicas de las fuentes conmutadas

CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DE LAS FUENTES CONMUTADAS.

DIAGRAMA DE BLOQUES.

Una fuente conmutada puede ser un circuito regularmente complicado como puede verse en el diagrama de bloques de la figura 1. Esta configuración usada asume una frecuencia de entrada de 50 /60 Hz.
La alimentación de CA es primeramente rectificada y luego filtrada por el capacitor almacenador de entrada paraproducir una fuente de CD no estabilizada. Este nivel puede fluctuar de forma considerable debido a variaciones en la red de suministro. Además la capacitancia de entrada debe ser regularmente grande para mantener la fuente de CD en caso de una caída severa en la alimentación principal (las fuentes conmutadas pueden ser configuradas también para operar desde cualquier entrada de CD disponible comopor ejemplo baterías, en este caso la fuente es denominada convertidor CD /CD ó regulador conmutado).
El voltaje de CD no estabilizado alimenta directamente al bloque fundamental de la fuente que es el llamado regulador conmutado ó etapa de conmutación de alta frecuencia. Los dispositivos semiconductores de potencia de conmutación rápida tales como el MOSFET, los BJT y los IGBT, son excitadospara que enciendan y apaguen a una frecuencia relativamente grande, conmutando el voltaje de entrada a la salida, lo que puede hacerse a través de un transformador de potencia en las topologías aisladas ó simplemente a través de regulador en las topologías no aisladas. Los pulsos de control generalmente tienen frecuencia fija (de 20-200kHz) y se varía el ciclo de trabajo. De esta forma un tren depulsos de voltaje de magnitud adecuada y con una razón de trabajo determinada, aparece a la salida del regulador conmutado. Este tren de pulsos es rectificado y filtrado en las topologías aisladas o simplemente filtrado en las no aisladas, por el filtro de salida que puede ser un arreglo capacitor- inductor ó un solo capacitor en función de la topología utilizada.
Esta transferencia de potenciadebe llevarse a cabo con las menores pérdidas posibles para mantener la eficiencia en un nivel adecuado. Por tanto es crítico el diseño óptimo de las componentes pasivas y magnéticas y la selección correcta de los semiconductores de potencia.
La regulación /estabilización de las salidas para lograr una fuente estabilizada fija ó variable según sea conveniente es desarrollada por el bloque decontrol / realimentación. Generalmente los reguladores conmutados operan sobre la base de una modulación de ancho de pulsos a frecuencia fija, donde la duración del tiempo de conducción del conmutador se varía ciclo a ciclo. Esto compensa las variaciones en la fuente de entrada y en la carga.
Es esencial que la demora en el lazo de control sea mínima, de lo contrario pueden ocurrir problemas deestabilidad. Con vistas a esto deben seleccionarse componentes de alta estabilidad para el lazo. En fuentes con acople por transformador con el propósito de mantener intacta la barrera de aislamiento, se requiere en la alimentación algún tipo de aislamiento electrónico. Esto usualmente se logra utilizando un transformador de pulsos pequeño ó un opto-acoplador lo que hace que el número de componentesdel sistema aumente.
La mayoría de las aplicaciones requieren de un transformador. Este proporciona aislamiento eléctrico, posibilidades de variación de voltaje a través de la relación de vueltas y la posibilidad de proporcionar múltiples salidas. Sin embargo existen configuraciones aisladas tales como los convertidores reductores y elevadores en los que el procesamiento de la potencia se lograsólo por la transferencia de energía inductiva (la mayoría de los circuitos más complejos están basados en topologías no aisladas).

DIAGRAMA DE BLOQUES DE UNA FUENTE CONMUTADA

Fig. 1

CLASIFICACION DE LOS REGULADORES CONMUTADOS

Existen varias formas de clasificar a los reguladores conmutados. La primera de ellas depende de...