Fuentes lineales vs. conmutadas (SMPS): entendiendo la tecnología SMPS

Los adaptadores son ubicuos hoy. Suelen aparecer como cajas negras tipo ladrillo y el primer paso para usar un dispositivo es conectar el adaptador y enchufarlo a la red.

Parece simple, pero por dentro es bastante complejo. Aprendamos juntos.

¿Qué es un adaptador?

Como su nombre indica, un adaptador adapta tu electrodoméstico a la red eléctrica (mains).

Normalmente, electrodomésticos (nevera, lavadora) funcionan directo con tensión de red: 120 V, 60 Hz AC en EE. UU.

Pero algunos dispositivos trabajan a baja tensión (ej. 20 V) → necesitan adaptador para reducir la tensión y obtener alimentación adecuada.

Cada vez más funciones en electrodomésticos exigen circuito de control para gestionarlas.

Como el circuito de control suele ir a baja tensión, partes del circuito interno del electrodoméstico hacen de adaptador. Un adaptador independiente ayuda a mantener la parte principal del dispositivo en tamaño reducido, esencial en electrónica actual.

Tipos de adaptador

Los más comunes: fuentes lineales y fuentes conmutadas (SMPS).

Antes de detalles, conceptos clave:

• Transformador: dos bobinas distintas sobre mismo núcleo, ajusta tensión entre circuitos
• Rectificador: convierte AC (invertida periódicamente) a DC (una dirección). Tipos: diodos tubo vacío, diodos semiconductor, etc.
• Filtro: condensador, inductancia, resistencia. Suaviza forma de onda pulsante de DC rectificado

Fuente lineal (Linear Power Supply)

Dentro hay un transformador que baja la tensión de red a tensión menor.

Luego rectificador → DC pulsante, y filtro suaviza la onda, con rizado residual lo bastante pequeño para no afectar al dispositivo.

Un circuito lineal debe diseñarse para rango estrecho y específico de tensiones de entrada y usar transformador apropiado para la frecuencia (50/60 Hz). Por la baja frecuencia, el transformador en lineal es grande.

Para equipos que requieren tensión más estable/precisa, se necesita regulador lineal. Pérdidas en gran transformador y regulador → baja eficiencia.

Además, tamaño del transformador limita la potencia máxima de una fuente lineal.

Conclusión: para dispositivos que exigen precisión y cargas bajas (ej. caja Hi-Fi audio), fuente lineal es mejor opción.

Fuente conmutada (Switched-Mode Power Supply - SMPS)

SMPS es mucho más compleja que lineal.

En SMPS: entrada AC de red → rectificada y filtrada directamente → tensión DC. Luego esta DC se conmuta encendido/apagado a muy alta frecuencia (típ. 10 kHz – 1 MHz) por circuitería de conmutación electrónica → produce corriente AC. Esta AC de alta frecuencia pasa por transformador/inductancia de alta frecuencia.

Tras pasar inductancia/transformador, la AC de alta frecuencia se rectifica y filtra → tensión DC de salida.

El truco: la AC de alta frecuencia permite usar transformadores y condensadores de filtro mucho más pequeños, ligeros y baratos que los de fuentes lineales a frecuencia de red.

Por características de componentes de conmutación, SMPS tiene alta eficiencia (>90 %). Y al eliminar límite de tamaño del transformador, SMPS puede dar más potencia que lineal.

Por eso los adaptadores que cargan PC, móviles y muchos dispositivos son todos SMPS.

Además, la conmutación rápida en SMPS puede causar ruido eléctrico, que puede influir en el dispositivo conectado.

Por tanto, la tensión de salida de fuente lineal es intrínsecamente más pura que SMPS, haciendo a lineal mejor en circunstancias de precisión.

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