Que Es Una Fuente Switching

Que es una Fuente Switching?

Una fuente conmutada o Switching es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica mediante transistores en conmutación . Mientras que un regulador de tensión utilia transistores transistores polariados en su región activa de ampli!cación" las fuentes conmutadas utilian los mismos conmut#ndolos activamente a altas frecuencias entre corte $a%iertos& ' saturación $(errados&.

)a forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con n*cleo de ferrita $)os n*cleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias& para o%tener uno o varios volta+es de salida de corriente alterna que luego son recti!cados ' !ltrados para o%tener los volta+es de salida de corriente continua. ,enta+as so%re las fuentes lineales

-ntre las venta+as m#s importantes" se pueden destacar  /ama0o ' peso 1 )as fuentes de alimentación lineales utilian un transformador funcionando a la frecuencia de 23 o 43 hertios. -ste transformador de %a+a frecuencia es varias veces m#s grande ' m#s pesado que un transformador correspondiente de fuente conmutada. ,olta+e de la salida 5 )as fuentes de alimentación lineales regulan la salida usando un volta+e m#s alto en las etapas previas ' luego disipando energía como calor para producir un volta+e m#s %a+o" regulado. -sta caída de volta+e es necesaria ' no puede ser eliminada me+orando el dise0o. )as fuentes conmutadas pueden producir volta+es de salida que son m#s %a+os que el volta+e de entrada" m#s altos que el volta+e e incluso inversos al volta+e de entrada" haciéndolos vers#tiles ' me+or adapta%les a volta+es de entrada varia%les. -!ciencia" calor" ' energía disipada 1 Una fuente lineal regula el volta+e o la corriente de la salida disipando el e6ceso de energía como calor" lo cual es ine!ca. Una fuente conmutada usa la se0al de control para variar el ancho de pulso" tomando de la alimentación solamente la energía requerida por la carga. -n todas las topologías de fuentes conmutadas" se apagan ' se encienden los transistores completamente. 7sí" idealmente" las fuentes conmutadas son 8339 e!cientes. -l *nico calor generado se da por las características no ideales de los componentes.

Fuente conmutada

Vista por dentro de una fuente conmutada ATX..  A - Puente rectificador  B - Condensador  de entrada C - Transformador  D - Bobina del filtro de salida E - Condensadores del filtro de salida

Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico ue transforma ener!"a el#ctrica mediante transistores en conmutación. $ientras ue un re!ulador de tensión utili%a transistores polari%ados en su re!ión activa de amplificación& las fuentes conmutadas utili%an los mismos conmut'ndolos activamente a altas frecuencias ()*-+** ,ilociclos t"picamente entre corte (abiertos  saturación (cerrados. /a forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con n0cleo de ferrita (los n0cleos de 1ierro no son adecuados para estas altas frecuencias porue tienen muc1as p#rdidas debido a corrientes de 2oucault  sobre todo por las !randes p#rdidas por 1ist#resis3 1a ue recordar ue una curva de saturación normal de acero cocido corresponde a un material con caracter"stica dura  alta densidad de flu4o para obtener uno o varios volta4es de salida de corriente alterna (CA ue lue!o son rectificados (con diodos r'pidos  filtrados (inductores  condensadores para obtener los volta4es de salida de corriente continua (CC. /as venta4as de este m#todo incluen menor tama5o  peso del n0cleo& maor eficiencia  por lo tanto menor calentamiento. /as desventa4as compar'ndolas con fuentes lineales es ue son m's comple4as  !eneran ruido el#ctrico de alta frecuencia ue debe ser cuidadosamente minimi%ado para no causar interferencias a euipos pró6imos a estas fuentes.

Índice 7ocultar 8 •

+ Clasificación

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) Comparación entre 2uentes de alimentación conmutadas  lineales

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9 Topolo!"as

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: ;eferencia

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< Enlaces e6ternos

Clasificación7editar 8 !=b>!alinde% /as fuentes conmutadas pueden ser clasificadas en cuatro tipos> •

alimentación CA& salida CC> rectificador& conmutador& transformador& rectificador de salida& filtro. (E4.> fuente de alimentación de ordenador de mesa •

alimentación CA& salida CA> variador de frecuencia& conversor de frecuencia. (E4.> variador de motor alimentación CC& salida CA> inversor  (E4.> !enerar ))* v?<* ciclos a partir de una bater"a de +) v •

alimentación CC& salida CC> conversor de volta4e o de corriente. (E4.> car!ador de bater"as de celulares para auto •

Esuema de una fuente conmutada de un PC

Comparación entre Fuentes de alimentación conmutadas y lineales7editar 8 @a dos tipos principales de fuentes de alimentación re!uladas disponibles> conmutadas  lineales. /as ra%ones por las cuales ele!ir un tipo o el otro se pueden resumir como si!ue. •

Tamaño y peso  las fuentes de alimentación lineales utili%an un transformador funcionando a la frecuencia de <* o * @%. Este transformador de ba4a frecuencia es varias veces m's !rande  m's pesado ue un transformador correspondiente de fuente conmutada& el cual funciona en frecuencias t"picas de <* @% a + $@%. /a tendencia de dise5o es de utili%ar frecuencias cada ve% m's altas mientras los transistores lo permitan para disminuir el tama5o de los componentes pasivos (condensadores& inductores&transformadores.

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Voltaje de la salida  las fuentes de alimentación lineales re!ulan la salida usando un volta4e m's alto en las etapas previas  lue!o disipando ener!"a como calor para producir un volta4e m's ba4o& re!ulado. Esta ca"da de volta4e es necesaria  no puede ser eliminada me4orando el dise5o. /as fuentes conmutadas pueden producir volta4es de salida ue son m's ba4os ue el volta4e de entrada& m's altos ue el volta4e e incluso inversos al volta4e de entrada& 1aci#ndolos vers'tiles  me4or adaptables a volta4es de entrada variables.

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Eficiencia, calor, y energía disipada - Una fuente lineal re!ula el volta4e o la corriente de la salida disipando el e6ceso de ener!"a como calor& lo cual es inefica%. Una fuente conmutada usa la se5al de control para variar el anc1o de pulso& tomando de la alimentación solamente la ener!"a reuerida por la car!a. En todas las topolo!"as de fuentes conmutadas& se apa!an  se encienden los transistores completamente. As"& idealmente& las fuentes conmutadas son +**  eficientes. El 0nico calor !enerado se da por las caracter"sticas no ideales de los componentes. P#rdidas en la conmutación en los transistores& resistencia directa de los transistores saturados& resistencia serie euivalente en el inductor  los condensadores&  la ca"da de volta4e por el rectificador ba4an la eficiencia. in embar!o& optimi%ando el dise5o& la cantidad de ener!"a disipada  calor pueden ser reducidos al m"nimo. Un buen dise5o puede tener una eficiencia de conversión de F< . T"picamente G<-H<  en fuentes de entre +*<* I. /as fuentes conmutadas m's eficientes utili%an rectificación s"ncrona (transistores $osfet saturados durante el semiciclo adecuado reempla%ando diodos.

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Complejidad - un re!ulador lineal consiste en 0ltima instancia en un transistor de potencia& un CJ de re!ulación de volta4e  un condensador de filtro de ruido. En cambio una fuente conmutada contiene t"picamente un CJ re!ulad or& uno o varios transistores  diodos de potencia como as" tambi#n un transformador& inductores&  condensadores de filtro. $0ltiples volta4es se pueden !enerar a partir del mismo n0cleo de transformador. Para ello se utili%a el control por anc1o de pulso de entrada aunue las diferentes salidas pueden tener  dificultades para la re!ulación de car!a. Ambos necesitan una selección cuidadosa de sus transformadores. En las fuentes conmutadas debido al funcionamiento a altas frecuencias las p#rdidas en las pistas del circuito impreso por inductanci a de perdida  las capacidades par'sitas lle!an a ser importantes.

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Interferencia por radiofrecuencia - /a corriente en las fuentes conmutadas tiene cambios abruptos&  contiene una proporción !rande de componentes espectrales de alta frecuencia. Cables o pistas lar!as entre los componentes pueden reducir la eficacia de alta frecuencia de los filtros a condensadores en la entrada  salida. Esta corriente de alta frecuencia puede !enerar interferencia electroma!n#tica indeseable. 2iltros E$J  blinda4es de ;2 son necesarios para reducir la interferencia. /as fuentes de alimentación lineales no producen !eneralmente interferencia&  se utili%an para proveer de ener!"a donde la interferencia de radio no debe ocurrir.

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Ruido electrónico en los terminales de salida de fuentes de alimentación lineales baratas con pobre re!ulación se puede e6perimentar un volta4e de CA peue5o KmontadoL sobre la CC de dos veces la frecuencia de alimentación (+**?+)* ciclos. Esta KondulaciónL (ripple en in!l#s est' !eneralmente en el orden de varios milivoltios&  puede ser suprimida con condensadores de filtro m's !randes o me4ores re!uladores de volta4e. Este volta4e de CA peue5o puede causar problemas o interferencias en al!unos circuitos3 por e4emplo& c'maras foto!r'ficas an'lo!as de se!uridad alimentadas con este tipo de fuentes pueden tener la modulación indeseada del brillo  distorsiones en el sonido ue produce %umbido audible. /as fuentes de alimentación lineales de calidad suprimir'n la

ondulación muc1o me4or. En cambio las fuentes conmutadas no e61iben !eneralmente la ondulación en la frecuencia de la alimentación& sino salidas !eneralmente m's ruidosas a altas frecuencias. El ruido est' !eneralmente relacionado con la frecuencia de la conmutación. •

Ruido acústico - /as fuentes de alimentación lineales emiten t"picamente un %umbido d#bil& en la ba4a frecuencia de alimentación& pero #sta es raramente audible (la vibración de las bobinas  las c1apas del n0cleo del transformador suelen ser las causas. /as 2uentes conmutadas con su funcionamiento muc1o m's alto en frecuencia& no son !eneralmente audibles por los seres 1umanos (a menos ue ten!an un ventilador& como en la maor"a de las computadoras personales. El funcionamiento incorrecto de las fuentes conmutadas puede !enerar sonidos a!udos& a ue !enera ruido ac0stico en frecuencia subarmónico del oscilador.

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actor de potencia las fuentes lineales tienen ba4o factor de potencia porue la ener!"a es obtenida en los picos de volta4e de la l"nea de alimentación. /a corriente en las fuentes conmutadas simples no si!ue la forma de onda del volta4e& sino ue en forma similar a las fuentes lineales la ener!"a es obtenida solo de la parte m's alta de la onda sinusoidal& por lo ue su uso cada ve% m's frecuente en computadoras personales  l'mparas fluorescentes se constituó en un problema creciente para la distribución de ener!"a. E6isten fuentes conmutadas con una etapa previa de corrección del factor de potencia ue reduce !randemente este problema  son de uso obli!atorio en al!unos pa"ses particularmente europeos a partir de determinadas potencias.

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Ruido el!ctrico sobre la l"nea de la alimentación principal puede aparecer ruido electrónico de conmutación ue puede causar interferencia con euipos de A?V conectados en la misma fase. /as fuentes de alimentación lineales raramente presentan este efecto. /as fuentes conmutadas bien dise5adas poseen filtros a la entrada ue minimi%an la interferencia causada en la l"nea de alimentación principal.