Fundamentos y Tipos de Fuentes de Alimentación: Lineales y Conmutadas

Fuentes de Alimentación Lineales (FAL)

La tensión de red eléctrica se reduce mediante un transformador, proporcionando una tensión alterna de la misma frecuencia de red pero con un nivel de señal menor. Mediante un circuito rectificador, la señal de salida del transformador se rectifica, convirtiéndola en una señal continua pulsante. Con un filtro se consigue una señal de tensión continua con una pequeña tensión de rizado. Para obtener un nivel de salida de corriente continua (CC) estable, se utiliza un regulador que procura que la señal de salida tenga un valor constante.

Tipos de Circuitos Rectificadores

• Rectificadores de media onda
• Onda completa en puente
• Onda completa con transformador con toma intermedia

Fuentes de Alimentación Realimentadas

Las fuentes de alimentación realimentadas incluyen los siguientes componentes clave:

• Controlador
• Tensión de referencia
• Muestra de la señal de salida
• Detector de error

Fuentes de Alimentación Conmutadas (FAC)

Las Fuentes de Alimentación Conmutadas (FAC) se caracterizan por su elevado rendimiento, menor volumen y un precio más económico en comparación con las lineales. A diferencia de estas últimas, no necesitan un transformador de entrada de gran tamaño.

Componentes Clave de las FAC

Rectificador de entrada

Proporciona una tensión de corriente alterna (CA) a corriente continua (CC).

Conmutador

Convierte la CC en una onda cuadrada de alta frecuencia.

Rectificador de salida

Convierte la onda cuadrada generada por el conmutador nuevamente en CC.

Controlador

Se encarga de controlar la oscilación del conmutador. El modulador recibe el pulso del oscilador y modifica su ciclo de trabajo según la señal del comparador, el cual compara la tensión continua de salida con la tensión de referencia.

Comparativa: FAC frente a FAL

Características de las FAC

• La tensión continua de salida se mantiene constantemente regulada gracias a un circuito de control formado por un detector de nivel de tensión.
• El transformador de salida permite una separación entre la tensión continua de salida y la de entrada de red.
• No utiliza transformador de entrada (en el sentido tradicional de las lineales).
• Utiliza transformador con núcleo de ferrita.
• Presenta un rendimiento mayor.

Inconvenientes de las FAC

Las Fuentes de Alimentación Conmutadas obligan a trabajar con una frecuencia de conmutación elevada que puede provocar interferencias en la señal de video.

Principio de Funcionamiento de las FAC

Se basa en la energía almacenada en una inductancia que se entrega como una cantidad fija de potencia a la carga. La regulación de la tensión de salida se realiza por variación del ciclo de trabajo del conmutador.

Definición de Ciclo de Trabajo

El ciclo de trabajo representa la relación entre el tiempo que una señal rectangular permanece en estado alto y la duración de un ciclo completo de la señal.

Convertidor de Bloqueo (Flyback)

En un convertidor de bloqueo, la tensión continua se trocea mediante un transistor de potencia.

Fases de Operación del Convertidor de Bloqueo

• Fase de Conducción: Se almacena la energía magnética en el transformador mientras que el diodo permanece bloqueado.
• Fase de Bloqueo: El diodo conduce, transmitiendo la energía almacenada en el transformador al condensador y a la carga.

Conceptos y Tecnologías Relacionadas

Chopper

También conocidos como troceadores.

PWM

Modulación por Ancho de Pulso (del inglés, Pulse Width Modulation).

SYCLOPS (Synchronous Converter and Line Output Stage)

Técnica de convertidor síncrono y etapa de salida de línea. Las funciones del transistor troceador y el transistor de salida se combinan en un transistor único.

IPSALO (Integrated Power Supply and Line Output)

Consiste en combinar las funciones de salida en un transformador único.