fuente conmutada

FUENTE CONMUTADA


Vista por dentro de una fuente conmutadaATX..
A - Puente rectificador
B - Condensador de entrada
C - Transformador
D - Bobina del filtro de Salida
E - Condensadores del filtro de Salida
Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctricamediante transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza transistorespolarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias (20-100 Kilociclos típicamente) entre corte (abiertos) y saturación (Cerrados). La forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con núcleo de ferrita (Los núcleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias porque tienen pocas pérdidasdebido acorrientes de Foucault y alta densidad de flujo) para obtener uno o varios voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados (Con diodos rápidos)y filtrados (Inductores y condensadores)para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC). Las ventajas de este método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia por lo tanto menor calentamiento.Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más complejas y generan ruido eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias a equipos próximos a estas fuentes.



Comparación entre fuentes de alimentación conmutadas y lineales
Hay dos tipos principales de fuentes de alimentación reguladas disponibles: Conmutadas y lineales. Lasrazones por las cuales elegir un tipo o el otro se pueden resumir como sigue.
Tamaño y peso – las fuentes de alimentación lineales utilizan un transformador funcionando a la frecuencia de 50 o 60 Hz. Este transformador de baja frecuencia es varias veces más grande y más pesado que un transformador correspondiente de fuente conmutada, el cual funciona en frecuencias típicas de 50 KHz a 1 MHz. Latendencia de diseño es de utilizar frecuencias cada vez más altas mientras los transistores lo permitan para disminuir el tamaño de los componentes pasivos (condensadores, inductores,transformadores).
Voltaje de la salida – las fuentes de alimentación lineales regulan la salida usando un voltaje más alto en las etapas previas y luego disipando energía como calor para producir un voltaje más bajo,regulado. Esta caída de voltaje es necesaria y no puede ser eliminada mejorando el diseño. Las fuentes conmutadas pueden producir voltajes de salida que son más bajos que el voltaje de entrada, más altos que el voltaje e incluso inversos al voltaje de entrada, haciéndolos versátiles y mejor adaptables a voltajes de entrada variables.
Eficiencia, calor, y energía disipada - Una fuente linealregula el voltaje o la corriente de la salida disipando el exceso de energía como calor, lo cual es ineficaz. Una fuente conmutada usa la señal de control para variar el ancho de pulso, tomando de la alimentación solamente la energía requerida por la carga. En todas las topologías de fuentes conmutadas, se apagan y se encienden los transistores completamente. Así, idealmente, las fuentes conmutadasson 100% eficientes. El único calor generado se da por las características no ideales de los componentes. Pérdidas en la conmutación en los transistores, resistencia directa de los transistores saturados, resistencia serie equivalente en el inductor y los condensadores, y la caída de voltaje por el rectificador bajan la eficiencia. Sin embargo, optimizando el diseño, la cantidad de energía disipaday calor pueden ser reducidos al mínimo. Un buen diseño puede tener una eficiencia de conversión de 95%. Típicamente 75-85% en fuentes de entre 10-50W. Las fuentes conmutadas más eficientes utilizan rectificación síncrona (transistores Mosfet saturados durante el semiciclo adecuado reemplazando diodos).
Complejidad - un regulador lineal consiste en última instancia un transistor de potencia, un...