Introduccion a Fuentes Conmutadas
Páginas: 26 (6443 palabras)
Publicado: 25 de agosto de 2011
FUNCIONAMIENTO DE LAS F UENTES C ONMUTADAS
Introducción Tanto los equipos electrónicos de consumo como otros dispositivos industriales poseen circuitos cada vez más complejos, de más alto rendimiento y de reducido tamaño, lo que lleva a un aumento de la integración hasta en la fuente de alimentación. Las fuentes de alimentación han seguido este camino, permitiendo el diseño de circuitos cada vezmás confiables por medio del uso de la “conmutación” para mejorar el rendimiento. De esta manera, las fuentes de alimentación conmutada también han evolucionado y hoy están presentes en la mayoría de los equipos electrónicos. Una fuente de alimentación, es todo sistema que adapta la energía disponible (la red eléctrica generalmente) a las necesidades de un equipo. Toda fuente de alimentación debecumplir las siguientes tareas: - Rectificación y Filtrado: Conversión de una tensión alterna en una continua. - Estabilización: Minimización sobre la tensión de salida de las irregularidades producidas en la red (cortes de energía, variaciones de tensión, etc.) y en la carga. - Control: Establecimiento de los parámetros que se deben presentar a la carga. Existen fuentes de alimentación linealesque se caracterizan por utilizar como elemento de control, un transistor en serie con la carga, que disipa una potencia igual al producto de la diferencia de tensión entre la entrada y la salida, multiplicado por la corriente de carga máxima. Esto significa que la regulación se consigue con un bajo rendimiento, ya que el transistor debe disipar la energía que no consume la carga, provocandopérdidas elevadas que hacen que el rendimiento sea bajo. Para minimizar las pérdidas y así tener un rendimiento mayor, se coloca en la entrada de la fuente lineal un transformador reductor de la tensión de red, para que la tensión aplicada al transistor regulador se acerque a la de salida (figura 1). Otra forma de aumentar el rendimiento y así no tener que usar transformadores grandes y pesados esmediante el empleo de fuentes de alimentación conmutadas que utilizan un transistor de potencia en conmutación. De esta forma la potencia disipada en el transistor es muy inferior a la disipada en las fuentes lineales (figura 2). En estas fuentes, cuando el transistor está bloqueado, la corriente a través de él es prácticamente nula y en estado de saturación. La caída de tensión en sus terminales espequeña, con lo cual en todo momento la potencia disipada en el transistor conmutador es muy baja. En estas fuentes, la tensión de red se rectifica y filtra directamente (sin el uso de un transformador), posteriormente se “muestrea” o conmuta mediante el
Figura 1
CLUB SABER ELECTRÓNICA
3
R EPARACIÓN
DE
T ELEVISORES
DE
U LTIMA G ENERACIÓN
Figura 2 transistor conmutador y pormedio de un filtro L-C se obtiene el nivel medio de la onda pulsada. Algunas fuentes conmutadas poseen un transformador que adapta la tensión pulsada a un nivel más adecuado, aunque su uso no es siempre necesario. A continuación damos algunas características que diferencian a las fuentes conmutadas de una fuente lineal o regulada sencilla: - Las fuentes conmutadas conmutan la señal a rectificarcon una alta frecuencia (15kHz a 1MHz) frente a los 60Hz ó 50Hz de las fuentes lineales, con lo cual se reducen las dimensiones de los elementos reactivos (bobinas, condensadores o capacitores, y transformadores). - El transistor conmutador disipa menos potencia que el regulador de una fuente común, obteniendo un rendimiento muy superior. - Las fuentes conmutadas tienen más componentes que lasreguladas, lo que acarrea una menor fiabilidad y un diseño más complicado. - Operan con señales que tienen grandes derivadas de tensión y corriente (dv/dt, di/dt) por lo que abundan los ruidos y se produce un rizado (ripple) considerable. - Normalmente las fuentes conmutadas necesitan carga para funcionar y trabajan con potencias mayores que las comunes debido a su alto rendimiento (pueden llegar a...
Introducción Tanto los equipos electrónicos de consumo como otros dispositivos industriales poseen circuitos cada vez más complejos, de más alto rendimiento y de reducido tamaño, lo que lleva a un aumento de la integración hasta en la fuente de alimentación. Las fuentes de alimentación han seguido este camino, permitiendo el diseño de circuitos cada vezmás confiables por medio del uso de la “conmutación” para mejorar el rendimiento. De esta manera, las fuentes de alimentación conmutada también han evolucionado y hoy están presentes en la mayoría de los equipos electrónicos. Una fuente de alimentación, es todo sistema que adapta la energía disponible (la red eléctrica generalmente) a las necesidades de un equipo. Toda fuente de alimentación debecumplir las siguientes tareas: - Rectificación y Filtrado: Conversión de una tensión alterna en una continua. - Estabilización: Minimización sobre la tensión de salida de las irregularidades producidas en la red (cortes de energía, variaciones de tensión, etc.) y en la carga. - Control: Establecimiento de los parámetros que se deben presentar a la carga. Existen fuentes de alimentación linealesque se caracterizan por utilizar como elemento de control, un transistor en serie con la carga, que disipa una potencia igual al producto de la diferencia de tensión entre la entrada y la salida, multiplicado por la corriente de carga máxima. Esto significa que la regulación se consigue con un bajo rendimiento, ya que el transistor debe disipar la energía que no consume la carga, provocandopérdidas elevadas que hacen que el rendimiento sea bajo. Para minimizar las pérdidas y así tener un rendimiento mayor, se coloca en la entrada de la fuente lineal un transformador reductor de la tensión de red, para que la tensión aplicada al transistor regulador se acerque a la de salida (figura 1). Otra forma de aumentar el rendimiento y así no tener que usar transformadores grandes y pesados esmediante el empleo de fuentes de alimentación conmutadas que utilizan un transistor de potencia en conmutación. De esta forma la potencia disipada en el transistor es muy inferior a la disipada en las fuentes lineales (figura 2). En estas fuentes, cuando el transistor está bloqueado, la corriente a través de él es prácticamente nula y en estado de saturación. La caída de tensión en sus terminales espequeña, con lo cual en todo momento la potencia disipada en el transistor conmutador es muy baja. En estas fuentes, la tensión de red se rectifica y filtra directamente (sin el uso de un transformador), posteriormente se “muestrea” o conmuta mediante el
Figura 1
CLUB SABER ELECTRÓNICA
3
R EPARACIÓN
DE
T ELEVISORES
DE
U LTIMA G ENERACIÓN
Figura 2 transistor conmutador y pormedio de un filtro L-C se obtiene el nivel medio de la onda pulsada. Algunas fuentes conmutadas poseen un transformador que adapta la tensión pulsada a un nivel más adecuado, aunque su uso no es siempre necesario. A continuación damos algunas características que diferencian a las fuentes conmutadas de una fuente lineal o regulada sencilla: - Las fuentes conmutadas conmutan la señal a rectificarcon una alta frecuencia (15kHz a 1MHz) frente a los 60Hz ó 50Hz de las fuentes lineales, con lo cual se reducen las dimensiones de los elementos reactivos (bobinas, condensadores o capacitores, y transformadores). - El transistor conmutador disipa menos potencia que el regulador de una fuente común, obteniendo un rendimiento muy superior. - Las fuentes conmutadas tienen más componentes que lasreguladas, lo que acarrea una menor fiabilidad y un diseño más complicado. - Operan con señales que tienen grandes derivadas de tensión y corriente (dv/dt, di/dt) por lo que abundan los ruidos y se produce un rizado (ripple) considerable. - Normalmente las fuentes conmutadas necesitan carga para funcionar y trabajan con potencias mayores que las comunes debido a su alto rendimiento (pueden llegar a...
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