Fuente de alimentación y fuente conmutada

¿Qué es una fuente de alimentación?

La fuente de alimentación es el dispositivo encargado de suministrarle la tensión y la corriente necesarias para su funcionamiento a los diferentes componentes que se encuentran dentro del gabinete de la PC. 

Las fuentes de alimentación convierte la corriente alterna que entrega la red eléctrica a corriente continua.

Las fuentes  se dividen en dos grupos fuentes lineales y conmutadas

Las fuentes de alimentación conmutadas, también conocidas como SMPS (switch mode power supply) son esenciales en nuestra vida, y por lo tanto en nuestro trabajo como técnicos.

FUENTE DE ALIMENTACIÓN CONMUTADA

Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica mediante transistores en conmutación . Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias (20-100 Kilociclos típicamente) entre corte (abiertos) y saturación (Cerrados). La forma de onda cuadrada resultante es aplicada a transformadores con núcleo de ferrita (Los núcleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias) para obtener uno o varios voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados (Con diodos rápidos)y filtrados (Inductores y capacitores) para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC). Las ventajas de este método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia por lo tanto menor calentamiento. Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más complejas y generan ruido eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias a equipos próximos a estas fuentes.

Protección:Esta etapa se encarga de proteger la fuente en caso de que ocurra algún problema, ya sea interno o no de la fuente. Está constituida por un fusible y un termistor.

Rectificación: Esta etapa normalmente está conformada por diodos, que se encargan de rectificar la señal sinusoidal de las tomas de corriente de uso convencional y suelen existir dos configuraciones, media onda y onda completa. El diodo, al conducir corriente en un sentido, permite tomar parte de la señal de entrada, en el caso del rectificador de media onda, solo se tomaría un semiciclo de la señal; el rectificador de onda completa toma ambos semiciclos.

PUENTE  RECTIFICADOR (INTERNAMENTE)

Transformación: En esta etapa, se hace una conversión entre niveles de tensión, un ejemplo, son las líneas eléctricas que cubren el país, suelen estar en valores de tensión de unos cientos de kilo voltios, sin embargo, por medio de subestaciones y transformadores se bajan los niveles hasta obtener los conocidos 110v/220v para uso en equipos domésticos. Un ejemplo común de transformadores, son las bobinas de inducción mutua, las cuales por medio de dos inductores, embobinados a un núcleo común, normalmente de hierro, suben o bajan niveles de tensión; necesariamente las tensiones de entrada deben ser AC para poder inducir el campo electro-magnético entre los embobinados.

Filtrado: Como la etapa de rectificación no elimina la forma AC de la señal entrante, es necesaria una etapa de filtrado, esta suele estar conformada por capacitores que se encargaran de esta tarea. Los capacitores, se cargan al valor máximo que entrega la etapa de rectificación, así, cuando baja la tensión, estos se descargaran lentamente cuando la tensión baje y se cargara nuevamente cuando vuelva subir, logrando una señal lo más similar a una señal DC. Hay que tomar en cuenta, que es muy difícil eliminar del todo la componente AC, quedando siempre un residuo conocido como riple o rizado. A mayor eliminación de riple más compleja será la etapa de filtrado.

Regulación: Normalmente, el nivel de tensión con él se quiere trabajar es diferente al que se posee, para este fin, existen componentes integrados que mantienen el nivel de tensión estable y, en lo posible, mantienen el estado de salida, independiente de la entrada. Existen distintos tipos de reguladores:

• Reguladores Lineales: son reguladores de baja potencia y eficiencia que permiten la regulación de voltaje ajustando la caída de tensión en un transistor entre la entrada y la salida. Esto implica que la tensión de entrada siempre ha de ser mayor o a lo sumo igual que la tensión deseada, además de disipar en forma de calor la energía que no es utilizada. Estos dispositivos suelen consumir energía aún sino existe carga a la salida. Una ventaja es la poca cantidad de componentes que necesitan para funcionar, siendo una solución económica respecto a los materiales.

•   Reguladores Conmutados: los reguladores lineales poseen una eficiencia aceptable para rangos de potencia bajos, sin embargo, para mayores niveles es necesario el uso de fuentes conmutada. Una fuente conmutada suele utilizar un transistor en configuración switch, siendo excitado por una señal PWM. Así, el transistor permite momentos con tensión y corriente nula. Según la configuración que se puede elevar, bajar e invertir la tensión de entrada.