Fuentes de Alimentación Electrónica: Tipos, Funcionamiento y Componentes Clave

Fuentes de Alimentación Lineales

Estas fuentes basan su funcionamiento en la reducción de tensión en un circuito de corriente alterna mediante un transformador, seguida de la rectificación y el filtrado de la señal obtenida.

Bloques Constitutivos

Este tipo de fuentes está constituido por diferentes bloques o etapas, los cuales se describen a continuación:

• C.A. (Corriente Alterna de entrada)
• Transformador
• Rectificador
• Filtro
• Estabilizador
• C.C. (Corriente Continua de salida)

Transformador

Se encarga de reducir la tensión de la red eléctrica de corriente alterna a la tensión de trabajo que el dispositivo receptor necesita para funcionar. La dimensión del transformador depende de la corriente en amperios.

Rectificador

Es un conjunto de diodos que permite rectificar la corriente alterna, convirtiéndola en corriente pulsatoria positiva no filtrada.

La rectificación de corriente se puede realizar mediante la combinación de varios diodos individuales o mediante los denominados puentes de diodos.

Filtro

Permite eliminar el rizado.

Cuanto mayor es la capacitancia del filtro (en µF), mejor será el filtrado.

Estabilizador

El circuito con un diodo Zener es útil para estabilizar tensiones fijas. La tensión Zener debe ser seleccionada adecuadamente para el nivel de tensión deseado y para que opere correctamente en la región de ruptura.

• 78XX (Reguladores de tensión positiva)
• 79XX (Reguladores de tensión negativa)
• LM317 (Regulador de tensión ajustable)

Circuito de Protección

Fuentes de Alimentación Simétricas

Características y Estabilización

Las fuentes de alimentación simétricas proporcionan dos tensiones de salida iguales en magnitud pero de polaridad opuesta (por ejemplo, +12V y -12V) con respecto a una referencia común (masa). Son esenciales para alimentar circuitos que requieren tensiones positivas y negativas, como amplificadores operacionales.

Fuentes de Alimentación Conmutadas

Principios de Funcionamiento

Las fuentes conmutadas son circuitos electrónicos que convierten una corriente continua en una corriente pulsante de alta frecuencia, la cual es posteriormente reconvertida a corriente continua.

Tienen el mismo objetivo que las fuentes de alimentación lineales: obtener una tensión de corriente continua (C.C.) partiendo de una tensión de corriente alterna (C.A.).

Bloques Funcionales

1. Rectificación y Filtrado de Entrada: Es el circuito que rectifica y filtra la corriente alterna de la red eléctrica, convirtiéndola en corriente continua.
2. Circuito de Conmutación: Dado que la corriente continua no puede ser transformada directamente por un transformador convencional, el circuito electrónico de conmutación se encarga de convertir la tensión de salida de corriente continua del bloque de rectificación y filtrado en una tensión pulsante de onda cuadrada, para que pueda ser tratada por el transformador.
3. Transformador (Chopper): Tiene la misión de reducir la tensión de entrada a los valores que requieren los dispositivos que la fuente va a alimentar.
4. Rectificación y Filtrado de Salida: Encargado de procesar la tensión de salida que alimentará la carga final. Este bloque se alimenta de alguno de los devanados del secundario del transformador.
5. Realimentación (Feedback): Es el circuito encargado de supervisar lo que ocurre en la salida, para así ajustar de forma automática el circuito de conmutación.

Tipos de Fuentes Conmutadas

• Alimentació CA, sortida CC: rectificador, commutador, transformador, rectificador de sortida, filtre. (Ex: font d'alimentació d'ordinador de taula)
• Alimentació CA, sortida CA: Variador de freqüència, convertidor de freqüència. (Ex, variador de motor)
• Alimentació CC, sortida CA: Inversor. (Ex: generar 220v/50cicles a partir d'una bateria de 12v)
• Alimentació CC, sortida CC: convertidor de voltatge o de corrent. (Ex: carregador de bateries de mòbils per cotxe)

Interferencias Electromagnéticas (EMI)

Las interferencias electromagnéticas pueden viajar por los cables o por el aire, dependiendo de la situación.

Un armónico es una señal múltiple generada por una señal fundamental, que aparece cuando la señal no es puramente sinusoidal.

Soluciones:

Se pueden utilizar filtros pasabajos y jaulas de Faraday.

Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI)

Aseguran la alimentación de una carga en cualquier instante, independientemente de los fallos o perturbaciones de la tensión de entrada del sistema.

Tipos de SAI:

• SAI Off-Line
• SAI On-Line

Ejemplo de Aplicación:

Se utilizan en oficinas para que, en caso de un corte de corriente, el SAI funcione y permita a los usuarios guardar sus trabajos y apagar los ordenadores de forma segura.