Qué Es Una SMPS: Fuente De Alimentación Conmutada

Las fuentes de alimentación conmutadas se utilizan ampliamente debido a las ventajas que ofrecen en términos de tamaño, peso, coste, eficiencia y rendimiento general.

Como resultado de su rendimiento, las fuentes de alimentación conmutadas se utilizan en todas las aplicaciones, excepto en las más exigentes, para proporcionar una fuente de energía eficiente y eficaz para la mayoría de los sistemas electrónicos.

Las fuentes de alimentación conmutadas se han convertido en una parte aceptada de la escena electrónica y a menudo se denominan convertidores de potencia conmutados, o simplemente conmutadores.

Terminología de las fuentes de alimentación conmutadas

La tecnología de fuentes de alimentación conmutadas, SMPS, puede denominarse con varios términos similares. Aunque todos ellos se refieren a la misma tecnología básica, hacen referencia a diferentes elementos de la tecnología general:

• Fuente de alimentación en modo conmutado, SMPS: El término fuente de alimentación en modo conmutado se utiliza generalmente para indicar un elemento que puede conectarse a la red eléctrica o a otra fuente externa y utilizarse para generar la energía de origen. En otras palabras, es una fuente de alimentación completa.
• Regulador conmutado: Suele referirse sólo al circuito electrónico que proporciona la regulación. Un regulador de modo conmutado formará parte de la fuente de alimentación conmutada general.
• Controlador del regulador de modo conmutado: Muchos circuitos integrados de reguladores de modo conmutado no contienen el elemento de conmutación en serie. Esto es así si los niveles de corriente o tensión son elevados, ya que un elemento de conmutación en serie externo podría manejar mejor los niveles de corriente y tensión más elevados, así como la disipación de energía resultante.

Conceptos básicos de las fuentes de alimentación conmutadas

El concepto básico de una fuente de alimentación conmutada o SMPS es el hecho de que la regulación se lleva a cabo mediante un regulador de conmutación. Éste utiliza un elemento de conmutación en serie que enciende y apaga el suministro de corriente a un condensador de suavización.

Teoría Del Regulador De Conmutación: Regulación En Modo Conmutado Basada En Condensadores E Inductores.

El tiempo de encendido del elemento en serie está controlado por la tensión del condensador. Si es superior a la necesaria, el elemento de conmutación en serie se apaga, si es inferior a la necesaria, se enciende. De este modo, la tensión en el condensador de alisado o de reserva se mantiene en el nivel requerido.

Ventajas e inconvenientes de las fuentes de alimentación conmutadas

El uso de cualquier tecnología suele ser un cuidadoso equilibrio entre varias ventajas y desventajas. Este es el caso de las fuentes de alimentación conmutadas, que ofrecen algunas ventajas claras, pero también tienen sus inconvenientes.

Ventajas de las SMPS

• Alta eficiencia: La acción de conmutación significa que el elemento regulador en serie está encendido o apagado y, por lo tanto, se disipa poca energía en forma de calor y se pueden alcanzar niveles de eficiencia muy altos.
• Compacto: Como resultado de la alta eficiencia y los bajos niveles de disipación de calor, las fuentes de alimentación conmutadas pueden ser más compactas.
• Costes: uno de los puntos que hace que las fuentes de alimentación conmutadas sean muy atractivas es el coste. La mayor eficiencia y la naturaleza de conmutación del diseño significa que el calor que hay que reducir es menor que el de las fuentes lineales y esto reduce los costes. Además, la naturaleza de conmutación de la fuente significa que muchos de los componentes son más baratos.
• Tecnología flexible: La tecnología de las fuentes de alimentación conmutadas puede utilizarse para proporcionar conversiones de tensión de alta eficiencia en aplicaciones de subida de tensión o "Boost" o de bajada "Buck".

Desventajas de las SMPS

• Ruido: Los picos transitorios que se producen por la acción de conmutación en las fuentes de alimentación conmutadas son uno de los mayores problemas. Los picos pueden migrar a todas las áreas de los circuitos que alimentan las SMPS si los picos no se filtran adecuadamente. Además, los picos o transitorios pueden causar interferencias electromagnéticas o de radiofrecuencia que pueden afectar a otros equipos electrónicos cercanos, especialmente si reciben señales de radio.

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• Componentes externos: Aunque es posible diseñar un regulador conmutado utilizando un único circuito integrado, normalmente se necesitan componentes externos. El más obvio es el condensador de reserva, pero también se necesitan componentes de filtrado. En algunos diseños, el elemento de conmutación en serie puede estar incorporado dentro del circuito integrado, pero cuando se consume alguna corriente, el interruptor en serie será un componente externo. Todos estos componentes requieren espacio y aumentan el coste.
• Se requiere un diseño experto: A menudo es posible montar una fuente de alimentación conmutada que funcione. Asegurarse de que funciona según las especificaciones requeridas puede ser más difícil. Garantizar el mantenimiento de los niveles de ondulación e interferencia puede ser especialmente complicado.
  Filtrado: Hay que tener muy en cuenta el filtrado de una SMPS, ya que un mal diseño puede provocar altos niveles de ruido y picos en la salida.

En general, las fuentes de alimentación conmutadas son ideales para una gran cantidad de aplicaciones, desde ordenadores hasta cargadores, pasando por equipos de laboratorio y muchos aparatos electrónicos domésticos. El coste, el tamaño y la eficiencia son factores clave para garantizar que sean la tecnología principal de muchas aplicaciones.