Fuentes Conmutadas

Fuentes Conmutadas

Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica mediante transistores en conmutación . Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados 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) para obtener uno o varios voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados (Con diodos rápidos)y filtrados (Inductores y |) 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.



Ventajas:

1. Alta eficiencia de conversión de energía.
2. Poco peso y volumen siendo usadas para grandes potencias de salida.
3. Requieren menos materiales y componentes siendo menor su costo.
4. Posibilidad de regulación en una amplia gama de voltajes de entrada variando el ciclo útil de trabajo en forma apropiada.
5. Posibilidad de obtención de voltajes de directa de salida que sean mayores o de polaridad opuesta al voltaje de directa de entrada.

Desventajas:

1. Técnica circuital más complicada (esto ha sido prácticamente superado con el empleo de los dispositivos de control integrados).
2. Mayores interferencias de alta frecuencia.
3. Mayor dificultad para obtener una baja ondulación del voltaje de salida.
4. Reacción más lenta a los cambios bruscos de carga.
5. Necesidad de usar filtros para evitar que salga ruido (frecuencia de conmutación) para la línea o para la salida.

Clasificación de las Fuentes Conmutadas.

Las Fuentes Conmutadas se clasifican de la forma siguiente:

1. Fuentes Autooscilantes: Estas fuentes no presentan pastilla reguladora, es decir se comportan como un verdadero oscilador con retroalimentación positiva.
2. Fuentes con pastilla reguladora: Contienen al menos un regulador de ancho de pulso.
3. Con Fuente Auxiliar: Contiene una fuente que garantiza la alimentación del PWM.
4. Fuente de Autoarranque: Son aquellas que no necesitan una fuente auxiliar, porque el PWM se alimenta del mismo voltaje que él produce a partir de un pulso de arranque.
5. Fuente ATX: Formada por una fuente auxiliar del tipo de autoarranque y una fuente principal del tipo "con pastilla reguladora".

Funcionamiento de una fuente de alimentación  conmutada

Para entender el funcionamiento de una fuente conmutada, debemos separarla en bloques, y analizarlos paso a paso.

1. Filtro EMC: Su función es absorber los problemas eléctricos de la red, como ruidos, harmónicos, transitorios, etc. También evita que la propia fuente envíe interferencias a la red.
2. Puente rectificador: Solo deja pasar la corriente en un sentido, de modo que convierte la corriente alterna en corriente pulsante, es decir que oscila igual que la corriente alterna, aunque únicamente en un sentido.
3. Corrector del factor de potencia: En determinadas circunstancias, la corriente se desfasa respecto a la tensión, lo que provoca que no se aproveche toda la potencia de la red. El corrector se encarga de solventar este problema.
4. Condensador: Amortigua la corriente pulsante para convertirla en corriente continua con un valor estable.
5. Transistor: Se encarga de cortar y activar el paso de la corriente. De este modo se convierte a la corriente continua en corriente pulsante.
6. Controlador: Activa y desactiva el transistor. Esta parte del circuito suele tener varias funciones, como protección contra cortocircuitos, sobrecargas, sobretensiones… También controla al circuito de corrección del factor de potencia. 
7. Además, mide la tensión de salida de la fuente, y modifica la señal entregada al transistor, para regular la tensión y mantener estable la salida.
8. Transformador: Reduce la tensión, y además aísla físicamente la entrada de la salida.
9. Diodo: Convierte la corriente alterna del transformador a corriente pulsante.
10. Filtro:  Convierte la corriente pulsante en continua.
11. Optoacoplador:  Enlaza la salida de la fuente con el circuito de control, pero manteniéndolos físicamente separados.