Circuitos de suministro de energía

Hay tres tipos principales de fuentes de alimentación: no reguladas (también llamado fuerza bruta ), regulado lineal y cambiar . El cuarto tipo de circuito de suministro de energía llamado regulado por ondulación , es un híbrido entre los diseños de "fuerza bruta" y "conmutación", y merece una subsección para sí mismo.

No regulado

Una fuente de alimentación no regulada es el tipo más rudimentario y consta de un transformador , rectificador y filtro de paso bajo . Por lo general, estas fuentes de alimentación exhiben una gran cantidad de voltaje de ondulación (es decir, inestabilidad que varía rápidamente) y otro "ruido" de CA superpuesto a la potencia de CC. Si el voltaje de entrada varía, el voltaje de salida variará en una cantidad proporcional. La ventaja de un suministro no regulado es que es barato, simple y eficiente.

Lineal regulado

Una fuente lineal regulada es simplemente una fuente de alimentación de "fuerza bruta" (no regulada) seguida de un circuito de transistor que opera en su modo "activo" o "lineal", de ahí el nombre lineal regulador. (Obvio en retrospectiva, ¿no?) Un regulador lineal típico está diseñado para generar un voltaje fijo para una amplia gama de voltajes de entrada, y simplemente reduce cualquier voltaje de entrada en exceso para permitir un voltaje de salida máximo a la carga. Esta caída de voltaje excesiva da como resultado una disipación de potencia significativa en forma de calor. Si el voltaje de entrada es demasiado bajo, el circuito del transistor perderá la regulación, lo que significa que no podrá mantener el voltaje estable. Solo puede reducir el exceso de voltaje, no compensar una deficiencia en el voltaje de la sección de fuerza bruta del circuito. Por lo tanto, debe mantener el voltaje de entrada al menos 1 a 3 voltios más alto que la salida deseada, dependiendo del tipo de regulador. Esto significa el equivalente en potencia de al menos El circuito regulador disipará de 1 a 3 voltios multiplicado por la corriente de carga completa, generando mucho calor. Esto hace que las fuentes de alimentación reguladas linealmente sean bastante ineficientes. Además, para deshacerse de todo ese calor tienen que usar grandes disipadores de calor que los hacen grandes, pesados ​​y costosos.

Cambiar

Una fuente de alimentación regulada por conmutación ("Conmutador") es un esfuerzo para darse cuenta de las ventajas de los diseños de fuerza bruta y regulados linealmente (pequeño, eficiente y barato, pero también voltaje de salida estable "limpio"). Las fuentes de alimentación conmutadas funcionan según el principio de rectificar el voltaje de la línea de alimentación de CA entrante en CC, reconvirtiéndolo en CA de onda cuadrada de alta frecuencia a través de transistores operados como interruptores de encendido / apagado, aumentando ese voltaje de CA hacia arriba o hacia abajo utilizando un peso ligero transformador, luego rectificando la salida de CA del transformador en CC y filtrando para la salida final. La regulación de voltaje se logra alterando el "ciclo de trabajo" de la inversión de CC a CA en el lado primario del transformador. Además de un peso más ligero debido a un núcleo de transformador más pequeño, los conmutadores tienen otra gran ventaja sobre los dos diseños anteriores:este tipo de fuente de alimentación puede hacerse tan totalmente independiente del voltaje de entrada que puede funcionar en cualquier sistema de energía eléctrica del mundo; estos se denominan fuentes de alimentación "universales". La desventaja de los conmutadores es que son más complejos y, debido a su funcionamiento, tienden a generar una gran cantidad de “ruido” de CA de alta frecuencia en la línea eléctrica. La mayoría de los conmutadores también tienen un voltaje ondulado significativo en sus salidas. Con los tipos más baratos, este ruido y ondulación pueden ser tan malos como los de una fuente de alimentación no regulada; Estos conmutadores de gama baja no son inútiles, porque todavía proporcionan un voltaje de salida promedio estable, y existe la capacidad de entrada "universal". Los conmutadores costosos no tienen ondulaciones y tienen un ruido casi tan bajo como para algunos de tipo lineal; Estos conmutadores tienden a ser tan caros como los suministros lineales. La razón para usar un conmutador costoso en lugar de un buen lineal es si necesita compatibilidad con un sistema de alimentación universal o alta eficiencia. Alta eficiencia, peso liviano y tamaño pequeño son las razones por las que las fuentes de alimentación conmutadas se utilizan casi universalmente para alimentar circuitos de computadoras digitales.

Rizado regulado

Una fuente de alimentación regulada por ondulación es una alternativa al esquema de diseño regulado lineal:una fuente de alimentación de "fuerza bruta" (transformador, rectificador, filtro) constituye el "extremo frontal" del circuito, pero un transistor opera estrictamente en su encendido / apagado Los modos (saturación / corte) transfieren energía CC a un condensador grande según sea necesario para mantener el voltaje de salida entre un punto de ajuste alto y bajo. Al igual que en los conmutadores, el transistor en un regulador de ondulación nunca pasa corriente mientras está en su modo "activo" o "lineal" durante un período de tiempo sustancial, lo que significa que se desperdiciará muy poca energía en forma de calor. Sin embargo, el mayor inconveniente de este esquema regulatorio es la presencia necesaria de algún voltaje de ondulación en la salida, ya que el voltaje de CC varía entre los dos puntos de ajuste de control de voltaje. Además, esta tensión de ondulación varía en frecuencia dependiendo de la corriente de carga, lo que dificulta el filtrado final de la potencia de CC. Los circuitos reguladores de ondulación tienden a ser un poco más simples que los circuitos del conmutador, y no necesitan manejar los altos voltajes de línea de potencia que deben manejar los transistores del conmutador, lo que los hace más seguros para trabajar.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de fuentes de energía reguladas