Tipos de Fuente de Alimentación
Existen dos tipos de fuentes de alimentación: las lineales y las conmutadas.
Fuente de Alimentación Lineal
- ¿Qué son las fuentes lineales?
Las fuentes de alimentación lineales son muy sencillas pero su eficiencia es muy baja. Es decir, son fáciles de producir y mantener, pero al no ser eficientes, pierden mucha energía durante el proceso de conversión de corriente alterna a continua.
- ¿Cómo funcionan las fuentes lineales?
Las fuentes de alimentación lineales siguen una serie de pasos que van transformando la corriente alterna de la red a corriente continua. El esquema sería: Transformador, rectificador, filtro, regulador y salida. Vamos a verlos en detalle.
El primer paso, la señal pasa por un transformador, que transforma la señal, y esto significa que reduce la tensión de entrada hasta niveles más bajos (5V, 12V, 24V…)
El segundo paso, la señal pasa por un rectificador. Éste elimina las ondas negativas (rectificador de media onda) o las convierte en positivas (rectificador de onda completa).
. El tercer paso, la señal pasa por un filtro, el filtro es el encargado de reducir el rizado de la señal. Se carga con la corriente y se descarga poco a poco hasta que vuelve a recibir corriente, así conseguimos una tensión con un menor rizado.
. El cuarto y último paso, la señal pasa por un regulador. Éste paso permite adaptar la señal a una tensión constante y la convierte en corriente continua (DC). Para conseguir eliminar el poco rizado que queda a la corriente después de pasar por el filtro, se utiliza un transistor. El transistor actúa como una resistencia, y permite expulsar el exceso de energía en forma de calor.
Justamente el problema de este tipo de fuentes de alimentación está en que no son eficientes, ya que el exceso de energía la estamos desechando en forma de calor. Y por esta razón surgieron las fuentes de alimentación conmutadas.
Fuente de Alimentación Conmutada
- ¿Qué son las fuentes conmutadas?
Son fuentes de alimentación más eficientes y de un tamaño menor, pero mucho más complejas. Según la aplicación y el caso concreto donde vayan instaladas se necesita un tipo u otro de fuente.
- ¿Por qué surgieron las fuentes conmutadas si ya teníamos las lineales?
Por el transformador. El transformador es lo mas caro de las fuentes de alimentación, ya que es un componente muy complejo de fabricar y está compuesto de materiales pesados y caros como el cobre.
Así que la forma de hacer más baratas las fuentes de alimentación era hacer el transformador más pequeño. Conseguir esto es posible si el transformador recibe una alta frecuencia, que es justamente lo que permiten las fuentes de alimentación conmutadas.
- ¿Cómo funcionan las fuentes conmutadas?
Primero de todo, la tensión alterna de red, por ejemplo 230V (1), pasa a través del filtro de entrada (3). Este filtro protege la fuente de interferencias y de los posibles picos de tensión de la fuente hacia la red eléctrica.
Después la corriente eléctrica pasa por un rectificador (4) que elimina o convierte las frecuencias negativas en positivas, la tensión llega después al transformador (8) que es modulado por un transistor (5), también llamado conmutador. De aquí el nombre de fuentes de alimentación conmutadas.
El transistor permite el paso de corriente o lo corta de forma que crea una onda rectangular con una frecuencia fija y definida. Esto es lo que llamamos modulación por ancho de pulsos (PWM).
Como vemos es un circuito circular, con lo que el transformador se controla por medio del circuito de retroalimentación (6, 7) compuesto por un optoacoplador y un controlador (driver).
El sistema comprueba cuál es la tensión de salida y, dependiendo de si aumenta o disminuye, cambia el ancho del pulso (duración) controlando el transistor y ajustando de manera que la tensión de salida sea siempre constante.
Este sistema funciona a alta velocidad, lo que permite mantener la tensión de salida constante, y según si aumenta o disminuye, corregir inmediatamente las variaciones al fin de mantenerla al mismo nivel.
Finalmente, la tensión rectangular en la salida del transformador (8) se rectifica (9) y luego pasa a través del filtro de salida (10) que debe «bloquear» las armónicas superiores e interferencias generadas por el funcionamiento del convertidor.
En la salida (11) de la fuente conmutada se obtiene la tensión continua estabilizada.
Conclusión
Como hemos visto, las fuentes de alimentación lineales, a pesar de ser menos eficientes, son mucho más sencillas, y por lo tanto mucho más fáciles de reparar. Por otro lado, las fuentes de alimentación conmutadas son mucho más complejas y difíciles de reparar.
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