En el pasado, las fuentes de voltaje eran extremadamente pesadas y caras porque necesitaban transformadores para funcionar. Por lo tanto, con el tiempo, hubo una gran necesidad de dispositivos más livianos, más compactos y más baratos, lo que llevó al desarrollo de una fuente de conmutación, que no requiere el uso de transformadores.
Por lo tanto, el objetivo de este artículo es mostrar qué es una fuente conmutada, cuál es su diferencia con la fuente lineal y su diagrama de bloques representa su funcionamiento.
Indice
¿Qué es una fuente de conmutación?
LA Fuente bloqueada es un dispositivo capaz de convertir corriente alterna en corriente continua, proporcionando voltajes eléctricos con buena capacidad de corriente sin la necesidad de un transformador. Por lo tanto, la fuente de conmutación es capaz de reemplazar fuentes lineales, que necesitan transformadores. Por lo tanto, la fuente conmutada es un componente compacto y muy potente, adecuado para dispositivos que necesitan corriente continua para funcionar.
La ventaja de tener una fuente conmutada es que no necesita usar un transformador grande, que es grande, pesado y costoso. Otra gran ventaja de la fuente de conmutación es que tiene una excelente eficiencia energética.
Cómo funciona una fuente lineal
Antes de cambiar las fuentes, era necesario usar un transformador para bajar la tensión de la red a una tensión alterna más baja, que luego se convierte en corriente continua mediante un puente rectificador.
En la imagen a continuación hay un diagrama de una fuente lineal, que se muestra desde la entrada de la red a las salidas reguladas.
Por lo tanto, la fuente lineal tiene un transformador, para cambiar el voltaje de la red, un circuito rectificador, para transformar la corriente alterna en corriente continua. Después de eso, la corriente continua pasa a través de filtros con condensadores e inductores, y a través de un circuito de control de salida, que sirve para regular los voltajes en las salidas. Este circuito se puede hacer con diodos zener o reguladores de voltaje.
La fuente lineal funciona muy bien en teoría, sin embargo, desafortunadamente tiene algunos problemas. Una de ellas es que el voltaje del circuito se divide entre el circuito de control y la carga, lo que hace que el regulador de voltaje siempre funcione a través de una corriente eléctrica y disipe el calor. Esto disminuye la eficiencia energética del circuito.
Otro problema es que esto requerirá circuitos de control con una alta capacidad de disipación, y que normalmente utilizará grandes disipadores de calor, aumentando aún más el espacio necesario para acomodar la fuente lineal.
Fuente conmutada o conmutada
La gran diferencia de la fuente conmutada es trabajar la frecuencia del circuito. Están abriendo y cerrando el circuito, para obtener el voltaje promedio deseado. Desde los filtros de condensador e inductor, la señal se ajusta hasta que sea continua a lo largo del tiempo.
Para controlar el voltaje, tenemos un circuito que controlará el ancho de pulso, un proceso que se llama PWM o modulación de ancho de pulso. El PWM funciona controlando el tiempo que la fuente de alimentación está encendida, encendiéndola y apagándola varias veces por segundo. Por lo tanto, el voltaje promedio en el tiempo asumirá diferentes valores, de acuerdo con el ancho del pulso.
Operación de fuente conmutada
Al dividir la fuente cambiada en varios bloques, es posible explicar qué hace cada parte de la fuente. Vea el esquema de la operación en bloques de las fuentes conmutadas a continuación:
Diseño de bloque de una fuente conmutada
El filtro normalmente funciona con dos bobinas y condensadores, ya que estas fuentes generalmente generan grandes variaciones de corriente cuando están en funcionamiento, necesitamos un filtro.
Después del filtro tenemos un puente rectificador con condensador de filtro. A diferencia de las fuentes lineales, aquí se rectifica directamente a voltajes de 110 o 220 voltios. Los fusibles también están en esa parte.
Luego, tendremos circuitos integrados que realizan la función de cambiar la fuente, lo que determinará los ciclos activos de la onda, dependiendo del voltaje de salida.
El transformador tendrá su primario como una carga de transistores de alta potencia, que también servirán en la conmutación. Conectado al secundario del transformador, tendremos un diodo rectificador y otro condensador de filtro, y el número de secundarios del transformador varía de acuerdo con el número de voltajes requeridos en la fuente.
Finalmente, los circuitos de control se utilizan para controlar las variaciones en el voltaje de salida de la fuente y para cambiar el ciclo activo de la onda.
Ventajas de la fuente conmutada
El uso de fuentes conmutadas ofrece varias ventajas, como:
- Peso reducido;
- Tamaño reducido
- Mejor eficiencia;
- Menos disipación de calor.