El principio de funcionamiento de la fuente de alimentación conmutada

La principal ventaja de fuentes de alimentación conmutadas sobre los lineales (sin conmutación) es que la conversión de energía se puede realizar con alta eficiencia y en un factor de forma pequeño. Esto se debe a que la disipación de potencia en el transistor de conmutación es mínima. Esto, a su vez, permite una mayor salida de corriente a voltajes más bajos que los reguladores lineales.

Además de una mayor eficiencia energética, las fuentes de alimentación conmutadas son más resistentes a las variaciones de entrada que sus homólogas lineales. Esto se debe a que tienen la capacidad de aumentar o disminuir el voltaje de salida para regular la corriente de salida y cumplir con los requisitos de carga.

Estos suministros se utilizan para electrodomésticos, como computadoras y televisores, pero también se pueden encontrar en entornos industriales. En entornos industriales, se utilizan para la distribución de energía a granel a un voltaje de CC bajo y los equipos individuales pueden tener convertidores de modo conmutado para convertir entre diferentes voltajes.

El proceso de transformación de corriente alterna en corriente continua comienza con una señal de entrada CA, que es rectificada y filtrada. Esto se entrega a una sección de conmutación central de la fuente de alimentación, que a su vez da la salida a un circuito de control. Luego, el circuito de control proporciona el voltaje deseado a la salida.

Luego, este voltaje es regulado por el elemento de conmutación, mediante modulación de ancho de pulso (PWM). El proceso PWM produce algo de ruido de alta frecuencia, pero permite que las fuentes de alimentación conmutadas sean muy eficientes y de tamaño pequeño.

Otro beneficio clave de las fuentes de alimentación conmutadas es que pueden diseñarse para cumplir con las regulaciones sobre armónicos. Esto se debe a que pueden utilizar un circuito adicional para filtrar estos armónicos no deseados.

Un ejemplo común es el convertidor buck-boost. Es un tipo simple de convertidor no aislado que utiliza un inductor y un interruptor activo.

Se puede aumentar o disminuir para producir el voltaje de salida requerido variando el ciclo de trabajo de los transistores de conmutación. Este tipo de convertidor se puede integrar más fácilmente que un transformador porque solo se necesita un inductor y puede reducir los voltajes a un grado de eficiencia mucho mayor que un transformador.

Estos convertidores se pueden optimizar aún más para aumentar su eficiencia reduciendo la resistencia de los transistores de conmutación y utilizando un circuito de corrección del factor de potencia activo. Las fuentes de alimentación conmutadas más avanzadas pueden tener niveles de eficiencia de hasta el 96%.

Además, las fuentes de alimentación conmutadas se pueden diseñar para manejar las variaciones de temperatura mejor que sus contrapartes lineales. Esto se debe a que el efecto superficial (cantidad de resistencia causada por cambios en la superficie del conductor) puede ignorarse en bajas frecuencias, pero puede causar una gran pérdida de energía en altas frecuencias.

Esto significa que las fuentes de alimentación con un buen diseño serán capaces de regular el voltaje sin causar distorsiones significativas en cualquier carga. También contarán con circuitos de seguridad para garantizar que el voltaje de salida no se vea afectado por condiciones de sobrecarga u otros factores ambientales.