Dé un ejemplo para ilustrar la diferencia entre una fuente de alimentación conmutada y una fuente de alimentación normal
La tecnología de fuente de alimentación conmutada evoluciona continuamente junto con el progreso y la innovación de la tecnología de electrónica de potencia. Debido a su tamaño compacto, peso ligero y gran eficiencia, las fuentes de alimentación conmutadas se utilizan actualmente en prácticamente todos los equipos electrónicos. Dado el rápido desarrollo de la industria de la información electrónica actual, es una técnica de suministro de energía esencial.
La tecnología electrónica de potencia moderna se utiliza al cambiar las fuentes de alimentación para regular la relación de tiempo de encendido y apagado para mantener un voltaje de salida constante. Los componentes principales de una fuente de alimentación conmutada son un MOSFET y un IC de control PWM. La fuente de alimentación conmutada y la fuente de alimentación lineal están relacionadas. El tubo de conmutación se usa para controlar el encendido y apagado de la corriente para crear una corriente de pulso de alta frecuencia después de que su terminal de entrada rectifique directamente la corriente alterna en corriente continua mientras opera bajo la influencia del circuito oscilante de alta frecuencia. Se utiliza un inductor para proporcionar una corriente continua constante de bajo voltaje.
Por lo general, un MOSFET más un IC de control de modulación de ancho de pulso conforman una fuente de alimentación conmutada. Las fuentes de alimentación conmutadas se han vuelto cada vez más comunes con el avance y la innovación de la tecnología de electrónica de potencia debido a su pequeño tamaño, peso ligero y alta eficiencia, lo que demuestra su importancia.
Las fuentes de alimentación conmutadas se pueden clasificar en términos generales en tres grupos en función de cómo se conectan los dispositivos de conmutación en el circuito: fuentes de alimentación conmutadas en serie, fuentes de alimentación conmutadas en paralelo y fuentes de alimentación conmutadas por transformador. La fuente de alimentación conmutada tipo transformador se puede dividir en contrafase, medio puente, puente completo y otras variaciones. Se puede dividir en cuatro categorías: tipo directo, tipo flyback, tipo de excitación simple y tipo de excitación doble, dependiendo de cómo se excite el transformador y la fase del voltaje de salida.
Entonces, ¿cuál es la diferencia entre la fuente de alimentación conmutada y la fuente de alimentación normal?
Una fuente de alimentación lineal, o una fuente de alimentación en la que el tubo de ajuste funciona en una condición lineal, es lo que normalmente se entiende por el término "fuente de alimentación regular". Por el contrario, el tubo conmutador funciona en dos estados de encendido y apagado en una fuente de alimentación conmutada: encendido, donde la resistencia es mínima, y apagado, donde la resistencia es considerable. Una forma relativamente nueva de fuente de alimentación llamada fuente de alimentación conmutada tiene los beneficios de alta eficiencia, peso ligero, capacidad de aumento y reducción y gran potencia de salida. Pero debido a que el circuito opera en un modo de conmutación, el ruido es bastante significativo.
A modo de ilustración, el circuito de la fuente de alimentación de conmutación reductora se compone de interruptores, diodos de rueda libre, inductores de almacenamiento de energía y condensadores de filtro. Cuando el interruptor está cerrado, la fuente de alimentación envía electricidad a través del interruptor y el inductor a la carga mientras también almacena parte de la electricidad en el capacitor y el inductor. La autoinducción de la inductancia hace que la corriente se acumule lentamente después de que se activa el interruptor, lo que evita que la salida alcance rápidamente el valor de voltaje de la fuente de alimentación. La corriente en el circuito continuará fluyendo de izquierda a derecha incluso después de que se cambie el interruptor. apagado por una cantidad predeterminada de tiempo debido a la autoinductancia del inductor. Esta corriente circula a través de la carga, emerge del cable de tierra, viaja al ánodo del diodo de rueda libre, fluye a través del diodo y luego regresa al extremo izquierdo del inductor. Los tiempos de cierre y apertura del interruptor se pueden ajustar, lo que controla el voltaje de salida. El objetivo de la regulación de voltaje se logra si el tiempo de encendido y apagado se administra monitoreando el voltaje de salida para mantener el voltaje de salida constante.
El tubo de ajuste de voltaje utilizado tanto en la fuente de alimentación conmutada como en la fuente de alimentación común utiliza el principio de retroalimentación para estabilizar el voltaje. La fuente de alimentación conmutada se ajusta utilizando el tubo de conmutación, mientras que la fuente de alimentación convencional normalmente se ajusta utilizando la región de amplificación lineal del triodo. Por el contrario, la fuente de alimentación conmutada usa menos energía, tiene un rango de aplicación más amplio para el voltaje de CA y produce CC con menos ondulación. La interferencia del pulso de conmutación es un inconveniente.
Los tubos de conmutación del puente superior y del puente inferior se encienden uno a la vez como concepto operativo básico de una fuente de alimentación conmutada de medio puente. El tubo de conmutación del puente superior es donde entra primero la corriente. La energía eléctrica se acumula en la bobina de inductancia utilizando su capacidad de almacenamiento, y el interruptor del puente superior finalmente se apaga. Cuando se activa el tubo de conmutación del puente inferior, la bobina de inductancia y el condensador continuarán proporcionando electricidad al mundo exterior. Se conoce como fuente de alimentación conmutada porque los dos tubos de conmutación deben encenderse y apagarse secuencialmente. Después de apagar el tubo del interruptor del puente inferior, abra el puente superior para permitir que fluya la electricidad. Diferente es la fuente de alimentación lineal. La tubería de agua superior descarga agua constantemente porque no hay un interruptor involucrado. El agua se escapará si hay demasiada. En algunos tubos de ajuste de fuente de alimentación lineal, observamos esto con frecuencia. Toda la energía eléctrica ilimitada se transforma en energía térmica. Desde esta perspectiva, la eficiencia de conversión de la fuente de alimentación lineal es extremadamente baja, y cuando el calor es alto, la vida útil del componente inevitablemente se acortará y tendrá un impacto en el efecto de uso final.
Sin embargo, la distinción clave entre su fuente de alimentación conmutada y la fuente de alimentación normal es cómo funciona. El tubo de ajuste de potencia de la fuente de alimentación lineal funciona continuamente en el área de amplificación y siempre está en funcionamiento. Se necesitan enormes tubos de ajuste de potencia y se construye un gran radiador como resultado de la significativa pérdida de potencia en el tubo de ajuste, lo que da como resultado una generación de calor significativa y una baja eficiencia, a menudo entre el 40 y el 60 por ciento. El principio de funcionamiento de la fuente de alimentación lineal requiere el uso de un dispositivo de voltaje para cambiar de alto voltaje a bajo voltaje. Por lo general, consiste en un transformador, mientras que existen alternativas como la fuente de alimentación KX que rectifica la señal y genera un voltaje de CC. En este método, el volumen es grande, pesado, ineficiente y genera mucho calor, pero también tiene Beneficios como pequeña ondulación, buena tasa de ajuste, poca interferencia externa y funciona con circuitos analógicos u otros amplificadores. El dispositivo de alimentación de la fuente de alimentación conmutada funciona en la condición de conmutación. Es para el transformador y el almacenamiento de energía que la energía se almacena temporalmente a través de la bobina de inductancia cuando se ajusta el voltaje, por lo que hay poca pérdida, alta eficiencia y menos necesidad de disipación de calor. Se aplican estándares más altos a la inductancia, que debe construirse de materiales de baja pérdida y alta permeabilidad. Su transformador tiene un tamaño de palabra. La eficiencia oscila entre el 80 % y el 98 % en general. Aunque la fuente de alimentación conmutada es pequeña y tiene una alta eficiencia, es menos eficiente que las fuentes de alimentación lineales en términos de tasa de ajuste de ondulación, voltaje y corriente.
