Fuente conmutada

Diseño de una fuente conmutada.
Marco teórico

Las fuentes conmutadas presentan ciertas características que las hacen ser recomendadas con respecto de las lineales; como son la mayor eficiencia (superior al 90% comparada con el 20% de las lineales), transformadores de menor tamaño y costo (en algunos casos se puede omitir el uso de transformador usando la línea de C.A.) El principalinconveniente es que como trabaja con alta frecuencia (superior a los 50 KHz) puede ocasionar interferencia a otros circuitos.
Los pulsadores de cd se pueden utilizar como reguladores en modo de conmutación para convertir un voltaje de cd, por lo general no regulado, a un voltaje de salida de cd regulado. La regulación se consigue por lo general mediante la modulación del ancho de pulso de una frecuenciafija, y el dispositivo de conmutación por lo regular es un BJT, MOSFET o IGBT de potencia.
Los reguladores conmutados están disponibles en forma comercial como circuitos integrados. El diseñador puede seleccionar la frecuencia de conmutación escogiendo los valores de R y C del oscilador de frecuencia. Como regla practica a fin de maximizar la eficiencia, el periodo mínimo del oscilador debe seraproximadamente cien veces mayor que el tiempo de conmutación del transistor, por ejemplo: si el transistor tiene un tiempo de conmutación de 0.5 μs, el periodo mínimo del oscilador de frecuencia debe ser de 50 μs, lo que nos da una frecuencia de 20 kHz. Esta limitación se debe a las perdidas por conmutación en el transistor, mismas que se incrementan con la frecuencia de conmutación, comoresultado, la eficiencia se reduce. Además, las pérdidas en losnúcleos de los inductores limitan la operación en alta frecuencia. El voltaje de control Vc se obtiene al comparar el voltaje de salida con su valor deseado. Vc puede compararse con un voltraje de diente de sierra Vr para generar la señal de control PWM para el pulsador de cd. Existen tres topologías básicas para los reguladores conmutados
Reguladores reductores.
 Reguladores elevadores.
 Reguladores reductores/elevadores.

Principio básico de funcionamiento:

Una fuente conmutada trabaja en base al principio del interruptor, es decir, cerrando y abriendo un interruptor podemos controlar la cantidad de energía entregada a la carga.
Cuando el interruptor "I" se encuentra cerrado, el voltaje de la batería V es entregado a lacarga R, y por lo tanto, en R se desarrolla una potencia(energía) igual al producto de voltaje V por la corriente IR que circula por R. Si el interruptor "I" se encuentra abierto entonces la potencia que se disipa(desarrolla) en R es cero. Es decir, si abrimos y cerramos el interruptor varias veces seguidas (frecuencia) en la carga se estará desarrollando una potencia promedio; por supuesto que enel interruptor I no se desarrolla ninguna potencia, por lo tanto toda la potencia entregada por la batería V es aprovechada por R. Existen dos tipos de fuentes conmutadas aquellas que varían el tiempo en que el interruptor está cerrado manteniendo la frecuencia de conmutación constante, y aquellas que varían la frecuencia manteniendo fijo o constante el tiempo en que el interruptor se encuentracerrado.

Circuito Básico de una Fuente Conmutada

Modulador de ancho de pulso.

La fuente conmutada está constituida por un modulador de ancho de pulso el cual se encarga de generar una señal pulsante que será la que controle la magnitud y la frecuencia de la señal de salida mediante la modulación del ancho de pulso del interruptor (transistor).
Para el caso del diseño de una fuenteconmutada se pueden utilizar circuitos integrados los cuales se encargaran de modulador de ancho de pulso (la fuente es de frecuencia fija y ciclo de trabajo variable) como por ejemplo el TL494; o una configuración RLC que genere dicha modulación.
Si se utiliza un CI, la frecuencia de oscilación del circuito integrado se calcula con la siguiente fórmula.


Siempre debemos de usar una frecuencia...