Fuentes de Alimentación

FUENTES DE ALIMENTACIÓN LINEALES CONMUTADAS E ININTERRUMPIDAS

Introducción a las fuentes de alimentación

Existen dos Ɵpos de tensión eléctrica necesarias para que los diferentes equipos eléctricos o electrónicos que tenemos en nuestro hogar funcionen correctamente. Son el voltaje de corriente directa (V DC) o tensión conƟnua el voltaje de corriente alterna (V AC) o tensión alterna. La tensión conƟnua, como la generada por pilas y baterías, permanece constante a lo largo del Ɵempo. Una pila o una batería Ɵene su borne posiƟvo y su borne negaƟvo y así permanecen hasta que se agoten. Si son recargables podemos reuƟlizarlas nuevamente. La corriente que genera es constante a lo largo del Ɵempo. La tensión alterna, como la que encontramos en un tomacorriente o en una extensión eléctrica, alterna o cambia sus terminales de posiƟvo anegaƟvo 50 o 60 veces por segundo (Hertz). La corriente que genera, varia en forma senoidal a lo largo del Ɵempo.

¿Qué es una fuente de alimentación?

Una fuente de alimentación, o PSU (Del inglés Power Supply Unit) es un circuito eléctrico o electrónico que Ɵene como función proveer tensión alterna o tensión directa para alimentar a los equipos eléctricos y electrónicos. Sea cual sea el proyecto tecnológico que estemos desarrollando la elección de una buena fuente de alimentación es críƟco. Si fallamos al escogerla puede dar al traste con nuestro proyecto, así que presta atención a las caracterísƟcas que iremos analizando .

Consideraciones al elegir una PSU

• Necesitamos tensión AC o DC para nuestro proyecto
• Nivel de tensión o voltaje necesario
• Hay necesidad de tensión estabilizada
• Se permite ligeras variaciones en el voltaje
• Se necesita uno o varios voltajes diferentes de nuestra fuente.
• Importancia del ruido generado por la fuente de alimentación
• Potencia requerida por la carga eléctrica que vamos a uƟlizar Intensidad de corriente máxima que necesitaremos
• Protección que deseamos en la fuente de alimentación
• Se desea una luz piloto para indicar el encendido de la fuente
• Se necesita visualizar el nivel de tensión entregado
• El tamaño İsico o espacio ocupado por la fuente de tensión

Existen otras consideraciones, pero las listadas aquí pueden ser las más importantes. Veamos ahora con qué Ɵpo de fuentes de alimentación podemos encontrarnos cuando trabajamos con nuestros proyectos.

Tipos de fuente de alimentación

a. Fuentes de alimentación AC/AC Sin saberlo es una de las más uƟlizadas por nosotros ya que en nuestros hogares uƟlizamos muchos electrodomésƟcos y equipos eléctricos y electrónicos que debemos conectar a la toma de corriente de la red eléctrica domiciliaria. En una toma de corriente habrá 110 o 220 V AC que llegan desde un transformador que está ubicado en las proximidades de nuestra casa y traealta tensión desde una subestación que distribuye la energía eléctrica.

También existen fuentes de alimentación AC/AC muy parecidas a las fuentes AC/DC. Hay que fijarse bien en la descripción del fabricante ya que latensión de salida es AC. En su interior hay un transformador reductor que toma los 110 o 220 V AC y los reduce a unos 12 V AC.

b. Fuente de alimentación AC/DC Es la más uƟlizada. Consiste en un circuito eléctrico o electrónico que Ɵene como función transformar la corriente alterna (CA) en corriente directa (CD) que es el Ɵpo de tensión que necesitan todos los equipos electrónicos.

Puede tomar muchas formas y tener varios nombres. En la imagen observamos una fuente de alimentación o fuente de poder de un ordenador de sobremesa.

c. Fuente de alimentación DC/AC A veces se necesita converƟr una tensión DC en AC, por ejemplo, en instalaciones que aprovechan la energía solar. Este Ɵpo de fuentes de alimentación se conocen también con el nombre de inversores.

d. Fuente de alimentación DC/DC Cuando tenemos una tensión conƟnua y por alguna razón necesitamos aumentarla o disminuirla, podemos hacerlo mediante un converƟdor de tensión DC/DC. Este es un circuito electrónico que nos permite aumentar o disminuir la tensión directa a valores Įjos o variables.

A continuación, vamos a analizar las fuentes de alimentación AC/DC que son las que cualquier equipo electrónico necesita para funcionar

Fuente de alimentación lineal La fuente de alimentación lineal es la más anƟgua y sencilla de construir. Por mucho Ɵempo se uƟlizó en todo Ɵpo de equipos electrónicos, aunque ha caído en desuso debido al auge y el abaratamiento en el costo de fabricación de las fuentes conmutadas. La fuente de alimentación lineal pertenece al grupo de fuentes AC/DC y se usa el siguiente símbolo para idenƟĮcarla.

La finalidad de la fuente de alimentación lineal es transformar la tensión alterna en tensión directa.

Ventajas de una fuente de alimentación lineal

• Es económica
• Los componentes son fáciles de conseguir
• Genera poco ruido eléctrico

Desentajas de una fuente de alimentación lineal

• Al trabajar directamente con la frecuencia de la red, sus componentes son grandes
• Es poco eĮciente
• Ocupa mucho espacio
• Es pesada
• La eĮciencia de una fuente de alimentación se reĮere a su capacidad de entregar la potencia a la carga eléctrica.

Partes de una fuente de alimentación lineal

Podemos decir que hay cuatro partes o etapas bien deĮnidas en una fuente de alimentación lineal: transformación, recƟĮcación, Įltraje y regulación

La transformación y la regulación son bloques opcionales en una fuente de alimentación lineal. La rectifcación y el filtraje son bloques obligatorios, siempre deben estar presentes para que la transformación de corriente alterna a corriente

Transformación

Si se necesita una tensión directa alta se puede pasar directamente al bloque de recƟĮcación, pero si se desea obtener una salida de tensión directa baja, hay que reducir la tensión alterna de la red eléctrica domiciliaria. Se puede hacer con un condensador, pero es mejor opción uƟlizar el transformador.

El transformador es una máquina --------- y reversible que permite elevar o disminuir la tensión eléctrica alterna. El principio de funcionamiento del transformador es ------

Nuestro transformador posee 1000 espiras o vueltas en la bobina primaria (N1) y 100 espiras en la bobina secundaria (N2). Si aplicamos 220 V AC en la bobina primaria ¿qué tensión obtendremos en la bobina secundaria?

Teóricamente obtendríamos 22 V AC en el secundario, pero debido a algunos factores tales como las pérdidas en el núcleo del transformador, las pérdidas en los devanados de cobre de las bobinas, entre otras, la tensión de salida será un poco menor. Según la tensión de salida en el transformador, podemos obtener una tensión superior, igual o inferior al voltaje de entrada. Nos interesa especialmente en las fuentes de alimentación lineales una tensión de salida inferior a la entrada, es decir un transformador reductor.

Ejercicio de Transformadores 1

Transformador monofásico tiene 562 espiras en un devanado y 415 en el otro. Cuando se conecta por el devanado de más espiras a una tensión alterna de 230 V, 50 Hz, suministra por el otro devanado, conectado a una carga, una corriente de intensidad 6 A. Considerando el transformador ideal. Calcular: a) Relación de transformación. b) Tensión en bornes del secundario. c) Potencia aparente que suministra el transformador. d) Intensidad de corriente que circula por el primario.

Ejercicio de Transformadores 1

N1=562 N2=415 Vp=230V 50 Hz Is=6 A. a) Relación de transformación (n): N1/N2= 562/415=1,35; n=1,35 b) Tensión en bornes del secundario: Vs=Vp/n=230/1,35=169,83V c) Potencia aparente que suministra el transformador. S=Ip*Vp=Is*Vs=6A*169,83= 1019VA d) Intensidad de corriente que circula por el primario. Ip*Vp=1019VA; Ip=1019/230=4,43A

Ejercicio de Transformadores 2

Transformador monofásico de 100 kVA y tensión de 3000/200 V y una frecuencia de 50 Hz tiene 100 espiras en el devanado secundario suponiendo que el transformador es ideal. Calcular: a. Número de espiras del arrollamiento primario a. Corriente primaria y secundaria

Ventajas de un transformador en una fuente de alimentación lineal

Aislamiento eléctrico: ¿porqué?

Ya que el devanado primario y secundario no tienen conexión física, al ser de cobre esmaltado, la tensión de entrada corresponde a un circuito eléctrico diferente a la tensión de salida. Algo que no sucede con una entrada con condensador.

Facilidad de elevar o reducir la tensión de entrada. Variando la relación de espiras del primario y el secundario se obƟene la tensión deseada.

Desventajas de un transformador en una fuente de alimentación lineal

Gran volumen peso

Alta corriente en el secundario Como el transformador conserva la potencia si la tensión de salida se eleva, su corriente disminuye y viceversa. Como la mayoría de transformadores que usamos en fuentes de alimentación lineales son reductores de tensión, signiĮca que en el secundario hay menos espiras , menos tensión y más corriente.

Alto costo Estas desventajas del transformador se trasladan a la fuente de alimentación lineal.

Vamos con el segundo bloque, la recƟĮcación.

RecƟĮcación Ya se ha reducido la tensión alterna de entrada, pero sigue siendo alterna y la Įnalidad de la fuente de alimentación es converƟr la tensión AC de entrada en DC a la salida; precisamente esta es la función del bloque de recƟĮcación. El disposiƟvo ideal para realizar esta función es el diodo recƟĮcador. Aquí vemos su forma İsica y su símbolo gráĮco.

RecƟĮcación.

El diodo posee dos terminales

• el ánodo (A)
• el cátodo (K o C). Un diodo es un componente que permite el paso de la corriente eléctrica en un solo senƟdo y presenta dos formas de funcionamiento.

Polarización directa Se produce cuando la tensión posiƟva se conecta en el ánodo y la negaƟva en el cátodo. El diodo polarizado directamente se comporta como un interruptor normalmente cerrado

Tengamos en cuenta que cada diodo produce una caída de tensión de 0.7 V aproximadamente que se restan de la fuente de tensión que lo alimenta

Polarización inversa Aquí la tensión posiƟva se aplica al cátodo y la tensión negaƟva al ánodo. El diodo en este caso se comporta como un interruptor abierto.

En este caso toda la tensión de la fuente aparecerá en los extremos del diodo. Este comportamiento según la polarización hace al diodo el componente ideal para converƟr la tensión alterna en directa. La recƟĮcación más sencilla se puede realizar con un solo diodo.

RecƟĮcación de media onda Tomemos como ejemplo una tensión de 120 V AC a 60 Hz y un transformador reductor con una relación de transformación de 10:1, entran 120 V salen 12

El diodo solo conduce cuando su ánodo es posiƟvo respecto al cátodo, eso provoca que se bloquee el 50% de la tensión alterna de entrada. A esto suma los 0.7 V que el diodo toma para conducir. Por cada ciclo completo de entrada saldrá un semiciclo posiƟvo del recƟĮcador, es decir 60 x segundo ya que hay 60 ciclos por segundo en la corriente alterna domiciliaria (60 Hz).

¿Qué le ha pasado a más de la mitad de la tensión del secundario del transformador? ¿Cómo es que a la salida en la R solo hay 5,3V DC?

RecƟĮcador de onda completa Ɵpo puente Aquí se uƟlizan cuatro diodos recƟĮcadores en conĮguración puente.

En el puente recƟĮcador notamos que la tensión alterna de entrada se aplica en la unión de un ánodo y un cátodo, que la tensión de salida posiƟva se toma de la unión de los cátodos y la tensión de salida negaƟva de la unión de los ánodos.

Se puede armar el puente recƟĮcador con 4 diodos recƟĮcadores o comprar el puente recƟĮcador con los diodos encapsulados.

El funcionamiento del rectificador de onda completa por puente se basa en la conducción de dos diodos alternativamente, nunca funcionan los cuatro a la vez.

Notarás que ahora la reducción en la tensión DC respecto a la AC es de unos 2 V aproximadamente ya que conducen dos diodos del puente almismo Ɵempo.

Inicialmente conducen los diodos D1 y D4 por encontrarse directamente polarizados, D2 y D3 se comportarán como interruptores abiertos por encontrarse inversamente polarizados.

Cuando se invierta la fase sucederá lo contrario, ahora conducen D2 y D3 y D1 y D4 no conducen.

Por eso es más eĮciente este Ɵpo de recƟĮcación.

Por cada ciclo completo a la entrada de la red saldrán dos semiciclos positivos de la rectificación de onda completa, es decir 120 en un segundo. Por eso es más eĮciente este tipo de rectificación.

Existen otras formas de recƟĮcar la corriente alterna, pero las dos que hemos visto son muy uƟlizadas y además permiten su uso con o sin transformador. Ahora la tensión de salida es mayor, sin embargo y aunque ya es una tensión directa, todavía está lejos de ser la tensión conƟnua que ofrece una pila o batería. Para aplanar esta señal pulsante no hay nada mejor que un condensador.

Ejercicio 1 Rectificación de media onda

Un circuito de rectificación de media onda utiliza un diodo y una carga resistiva de 1 kΩ. La señal de entrada es una onda senoidal de 120 V (pico) y 60 Hz.a) Tensión de salida media (Vdc)b) Tensión de salida eficaz (Vrms)c) Potencia disipada en la carga

Ejercicio 1 Rectificación de media onda

Ejercicio 2:Se tiene un circuito de rectificación de media onda con un diodo y una carga resistiva de 500 Ω. La señal de entrada es una onda senoidal de 220 V (pico a pico) y 50 Hz.a) Tensión de salida media (Vdc)b) Tensión de salida eficaz (Vrms)c) Corriente media y eficaz que circula por la carga:

Filtraje

Un condensador es un disposiƟvo pasivo capaz de acumular energía eléctrica. Existen polarizados (+ y -) y sin polaridad. Su unidad de medida es el Faradio, pero al ser una unidad de medida grande se usa fracciones de la misma, mili Faradios (mF), micro Faradios (µF), nano Faradios (nF) o pico Faradios (pF).

Un condensador consiste en un par de placas metálicas enfrentadas y separadas generalmente por un material aislante y dieléctrico o por aire.

Analicemos su comportamiento. En la imagen inferior hay un circuito eléctrico con una batería de 10 V y con dos interruptores abiertos. Inicialmente ni el condensador ni la resistencia de carga (R) Ɵenen tensión.

Si se cierra el interruptor S1, pero se deja abierto S2, se le aplicará tensión al condensador C y se cargarán sus placas a la tensión de la batería, ene ste caso 10 V.

Si abrimos de nuevo S1 y mantenemos abierto S2, el condensador C no tendrá un camino para descargarse y tratará de mantener la tensión en sus placas.

Finalmente, si se cierra el interruptor S2, el condensador se descargará a través de la resistencia.

Ten en cuenta que los valores uƟlizados no son totalmente reales ya que el condensador no alcanzará a cargarse al 100% de la tensión de la fuente, pero debe quedar clara la idea de la carga y la descarga del condensador. Mientras más alto sea el valor en ohmios de la resistencia (R) y la capacidad del condensador (C), más Ɵempo se demorará la descarga del mismo.

Mientras más alto sea el valor en ohmios de la resistencia (R) y la capacidad del condensador (C), más Ɵempo se demorará la descarga del mismo.

Ya está lista para su uso nuestra fuente de alimentación lineal, pero ya no tenemos un máximo de 10 V ahora son 15.5 V ¿qué pasó?

Resulta que cuando realizamos una medición en tensión alterna, el mulơmetro, polímetro o tester , que es nuestro instrumento de medición en electrónica, toma un valor llamado raíz media cuadráƟca o RMS (del inglés, Root Mean Square), esta es una medida estadísƟca de una magnitud variable como lo es la tensión alterna que a lo largo del Ɵempo varia conƟnuamente en forma senoidal entre valores posiƟvos y negaƟvos, pero el condensador se carga al voltaje pico o máximo de la fuente que lo alimenta.

Para calcular el voltaje pico de una onda senoidal utilizamos la siguiente fórmula.

En nuestro caso la tensión RMS que teníamos en el puente secundario del transformador era de 12 V, por tanto

Pero, como la caída de tensión en los dos diodos es de 1.4 V

La etapa de Įltraje hace que los pulsos posiƟvos de la recƟĮcación se aplanen bastante, pero no del todo. Las pequeñas Ňuctuaciones que permanecen se llaman tensión de rizado (ripple). Para minimizar el rizado la etapa de filtraje puede contener otros condensadores y bobinas. Otra forma de minimizar el rizado es uƟlizar después del Įltraje la regulación.

Fuentes de alimentación regulada y no regulada En este punto puede terminar la fuente de alimentación lineal ya que hemos obtenido tensión conƟnua, pero Ɵene un gran inconveniente ya que el nivel de la tensión de salida va a tener fuertes variaciones dependiendo del consumo de corriente que exija la carga, mientras más corriente consuma menos tensión entregará la fuente de alimentación lineal y viceversa. Las fuentes de alimentación que NO Ɵenen el bloque de regulación se llaman lineales no reguladas. Las fuentes de alimentación que SI Ɵenen el bloque de regulación se llaman lineales no reguladas.

Regulación con salida de tensión Įja El bloque de regulación, al igual que la transformación, no es obligatorio para la fuente de alimentación lineal y se coloca si se desea una tensión muy estable sin importar el consumo de corriente de la carga, hasta ciertos límites.

Algunas tarjetas electrónicas como Arduino, necesitan una alimentación de 5 voltios muy estables. En este caso debemos utilizar una fuente de alimentación lineal regulada. La regulación de tensión se puede lograr de varias formas, nos interesa aquí la regulación con diodo Zener y con circuito integrado.

Regulación con diodo Zener El diodo Zener Ɵene dos terminales llamadas ánodo y cátodo.

El Zener es un diodo de silicio que trabaja con polarización inversa (positivo al cátodo y negativo al ánodo) y funciona en la zona de ruptura. En esta zona el diodo Zener trata de mantener estable la tensión en sus terminales.

Se construyen diodos Zener de diversas tensiones y potencias, por ejemplo 5.1 V a 1 W.

Se construyen diodos Zener de diversas tensiones y potencias, por ejemplo 5.1 V a 1 W.

Un esquema eléctrico para su montaje es el siguiente.

Rectificador doble onda y media onda

Sin regulador

Con regulador

Una mejor opción es un circuito integrado regulador que nos facilita el trabajo ya que trae internamente todo lo necesario para regular la tensión y trabaja en serie con la carga, por tanto, solo consume cuando la carga lo exige, siendo una ventaja energéƟca con respecto al diodo Zener.

Regulador con circuito integrado Una de los circuitos integrados más conocidos para la regulación de tensión posiƟva es el LM78XX.

La doble equis (XX) representa la tensión que necesitamos, por ejemplo, para una fuente lineal estabilizada de 5 V usaremos un LM7805, si necesitamos 12 V usaremos un LM7812.

La tensión de entrada debe ser al menos unos 2 volƟos superior a la que deseamos obtener a la salida regulada, es decir para un LM7805 al menos debemos aplicar en su entrada unos 7 volƟos. Lo ideal es usar un disipador de calor y así obtener la corriente máxima que puede entregar el regulador evitando el exceso de calor en el circuito integrado

5v

7v

Un LM7812 puede soportar hasta 1 amperio, un LM78L12 solo 0.1 A y un LM78T12 hasta 3 A. Debemos buscar la hoja de datos (datasheet) delregulador que vamos a usar. Observemos el diagrama esquemáƟco básico de una fuente de alimentación lineal regulada Įja con un LM7805.

Condensador polarizado de filtraje C1 y además otrocondensador C2 a la salida del regulador LM7805, este último es para mejorar la estabilidad de la tensión y la respuesta transitoria del regulador ante fluctuaciones rápidas de la resistencia de carga (RL).

Regulación con salida de tensión ajustable Una de las ventajas de usar un regulador integrado es que podemos implementar una fuente de alimentación regulada ajustable, es decir que podemos variar con un potenciómetro la tensión de salida. Indudablemente el rey de los circuitos integrados reguladores de tensión lineales ajustables es el LM317, debido a su sencillez y a que necesita muy pocos componentes adicionales, ha sido muy utilizado a lo largo del tiempo. En la imagen inferior observamos su diagrama de pines (pinout).

Como en todos los circuitos integrados, hay que prestar especial atención a la colocación de los pines ya que el diagrama esquemático, que en la imagen está a la derecha, se representa en una forma que sea fácil de entender, con la entrada a la izquierda y la salida a la derecha, pero la forma física representada a la izquierda, es la forma real como están dispuestas las terminales del circuito integrado.

El regulador LM317 puede soportar una tensión de entrada hasta unos 40 V y de esta manera ajustar la tensión de salida desde 1.2 hasta 37 V aproximadamente. La corriente máxima que puede entregar el LM317 uƟlizando disipador de calor es de 1.5 A. Con 15 V no regulados DC solo podemos obtener una salida ajustable hasta unos 13 V. Pero con los valores obtenidos desde 1.2 hasta 13 V podemos alimentar muchos equipos o circuitos electrónicos.

Fuentes de alimentación simétricas Solo hemos analizado la fuente de alimentación posiƟva, pero también hay fuentes negaƟvas. Tanto la fuente de alimentación posiƟva como la negaƟva son llamadas asimétricas. Otro Ɵpo muy usado de fuentes de alimentación son las dobles o duales que entregan tensiones tanto posiƟvas como negaƟvas con un punto común o Ɵerra, son fuentes de alimentación simétricas.

Este tipo de fuentes de alimentación simétricas también pueden ser fijas o ajustables y son necesarias para polarizar algunos amplificadores operacionales, amplificadores de audio frecuencia o amplificadores de instrumentación, entre otros.

Fuente de alimentación conmutada Como has podido comprobar, una fuente de alimentación lineal puede implementarse con muy pocos componentes y es relaƟvamente fácil de entender su funcionamiento, pero sus inconvenientes de tamaño, peso, baja eĮciencia, entre otros, ha hecho que otro Ɵpo de fuente de alimentación llamada conmutada, SMPS (Switching Mode Power Supply), sea la de mayor uso en la actualidad.

Ventajas de usar una fuente de alimentación conmutada.

• Por trabajar con altas frecuencias sus componentes son pequeños .
• Es liviana, ya que no necesita transformador en la línea de entrada, que es un componente pesado y voluminoso.
• Tiene una alta eĮciencia, entre un 68 y un 90%
• Fácilmente puede ser un reductor, elevador o inversor de tensión.
• Menor disipación de calor.

Desventajas de una fuente de alimentación conmutada.

• Su diseño es mucho más complejo que el de una fuente de alimentación lineal.
• El nivel de ruido electromagnéƟco generado es alto y por eso necesitan más Įltros. (Filtro EMC Compatibilidad EM)
• La respuesta transitoria a las variaciones en la carga eléctrica es lenta.
• La reparación de una fuente de alimentación conmutada es más compleja que una lineal.

¿Cómo funcionan las fuentes de alimentación conmutadas?

Filtro EMC Se denomina filtro EMC o de compatibilidad electromagnética (del inglés Electromagnetc Compatibility), a un circuito que elimina, disminuye y previene los efectos que produce el acoplamiento de cualquier equipo electrónico con su entorno y que puede causar interferencias.

Filtro EMC El filtro EMC se construye bajo ciertas normas para garantizar la conĮabilidad de que no generará interferencias o perturbaciones que afecten otros equipos electrónicos que se encuentren cercanos ni se verá afectado por aquellos.

Generalmente consta de bobinas toroidales en serie y condensadores en paralelo con las líneas de alimentación, actuando como Įltro pasa bajos, es decir que deja pasar las señales de baja frecuencia y elimina las de alta frecuencia como los ruidos eléctricos.

Generalmente las bobinas de esta sección son toroidales y las más grandes de la fuente de alimentación conmutada.

Rectificador Esta sección de la fuente de alimentación ya la conocemos. Ojo que al no tener transformador reductor de línea, se generan tensiones peligrosas y debes tener mucha precaución.

¿qué tipos de rectificadores hemos visto en estas trasparencias?

PFC La corrección del factor de potencia, PFC (por sus siglas en inglés, Power Factor Correction) trata de corregir el fenómeno de que la fuente de alimentación no es capaz de aprovechar toda la potencia tomada de la red eléctrica. Esto se produce ya que la tensión y la corriente no se encuentran en fase.

A la relación entre la potencia real entregada de la toma de corriente y la potencia que es capaz de aprovechar la fuente de alimentación se denomina factor de potencia y puede tomar valores entre 0 y 1. Si no se usa PFC el factor de potencia es de 0.65. Las fuentes conmutadas utilizan PFC pasivos, con bobinas y condensadores, logrando valores de corrección de un 0.85 y PFC activos, con circuitos integrados y transistores MOSFET, llegando hasta un 0.99 de corrección.

Tierra primaria En las fuentes de alimentación conmutadas se suele separar la tierra o negativo del primario del transformador de conmutación de la tierra delsecundario del mismo. En la tierra del primario del transformador de conmutación se manejan tensiones altas que pueden ser peligrosas, hay que tomar las precauciones necesarias. Hay que tener en cuenta los dos puntos diferentes de tierra cuando se tomen mediciones con el mutímetro ya que el punto de referencia (GND) debe ser colocado en la tierra que corresponda.

FiltrajeYa conocemo la función del filtraje, pero aquí hay una tensión muy peligrosa. Con un voltaje de entrada de 220 V AC, la tensión en el condensador de filtraje puede llegar a ser de más de 300 V DC.

Transistor SW Este transistor, generalmente de tecnología MOSFET, es el encargado de actuar como conmutador (interruptor o switch) de alta frecuencia.

Transistor SW frente al Regulador LM317

Por medio de pulsos recibidos en su compuerta (gate) desde el controlador, es capaz de conmutar a una alta frecuencia del orden de los 100000 HZ, inaudible por el oído humano. El transistor trabaja en saturación (cerrado) y corte (abierto), permitiendo o no el paso de la corriente eléctrica entre la fuente (source) y el drenaje (drain). De esta forma ya no será una corriente directa sino pulsante y podrá aplicarse al transformador.

El tiempo que el transistor de conmutación permanece abierto o cerrado depende de la anchura del pulso que recibe la compuerta del circuito de línea de una fuente de alimentación lineal.

Transformador Este transformador es especial para altas frecuencias, de pocas espiras. Su núcleo es de ferrita y no de láminas de hierro como el transformador controlador.

Es llamado transformador de pulsos o más comúnmente chopper.

Este transformador recibe los pulsos del transistor de conmutación y los induce en sus bobinas secundarias. El transformador chopper, es uno de los componentes críticos de una fuente de alimentación conmutada y si se daña no puede ser cambiado por otro transformador que no sea de las mismas características, ya que casi siempre son únicos para esa fuente de alimentación.

Rectificador Aquí se maneja la rectificación de los pulsos del chopper con diodos de alta frecuencia o Schottky.

Filtraje Ya conocemos su función, solo que debido a la alta frecuencia de los pulsos rectificados la capacidad de los condensadores es menor y por tanto sutamaño físico también. Asimismo, se utilizan bobinas en serie para complementar el filtraje de los condensadores en paralelo con la tensión.

Con este filtro paso bajo quedará eliminada la alta frecuencia de la conmutación y el rizado (ripple) será mínimo.

El bloque controlador basa su funcionamiento en la técnica conocida como modulación por ancho de pulso, PWM (por sus siglas en inglés, PulseWidth Modulación).

Recordemos que el transistor conmutador mediante sus encendidos y apagados de muy alta frecuencia generó una señal pulsante para ser entregada al transformador chopper a una frecuencia que depende de los pulsos PWM que recibe del bloque controlador. La imagen inferior nos muestra unos trenes de pulsos PWM. Cada uno de ellos con un periodo de 10 µs.

Como la frecuencia (f) es el inverso del periodo (T), podemos calcular la frecuencia (Hz) de esas señales eléctricas.

SNEIDER FABRICANTE DE FUENTES DE ALIMENTACIÓN PSU