Visión General De La Electrónica De Alimentación - Tipos Y Especificaciones.

Las fuentes de alimentación son un elemento importante en muchos equipos electrónicos. Mientras que algunos funcionan con baterías, otros necesitan fuentes de alimentación de red, y el diseño y los circuitos de la electrónica de alimentación son de suma importancia para el buen funcionamiento de todo el equipo.

Los circuitos electrónicos de alimentación pueden dividirse en varias secciones o bloques de construcción. Cada uno de ellos es importante para el funcionamiento de la fuente de alimentación en su conjunto, pero cada sección de la electrónica de la fuente de alimentación debe realizar su función satisfactoriamente para el buen funcionamiento de toda la unidad.

ADVERTENCIA: Muchas fuentes de alimentación contienen tensiones de red o de línea que pueden ser peligrosas. Hay que tener mucho cuidado al manipular estos circuitos, ya que las descargas eléctricas pueden ser mortales. Sólo el personal cualificado debe ocuparse de los circuitos internos de la electrónica de las fuentes de alimentación.

Tipos de fuentes de alimentación electrónicas

Hay tres tipos principales de fuentes de alimentación que se pueden utilizar. Cada una de ellas tiene sus propias ventajas y desventajas y, en consecuencia, cada una se utiliza en circunstancias ligeramente diferentes.

Los tres tipos principales de fuentes de alimentación electrónicas son:

• Fuente de alimentación rectificada y suavizada: Estas fuentes de alimentación electrónicas son los tipos más sencillos y se utilizan generalmente para aplicaciones no críticas en las que el rendimiento no es un problema importante. Este tipo de fuente de alimentación se utilizaba mucho en los equipos de válvulas termoiónicas o de tubos de vacío, ya que no era tan fácil regular las fuentes, y a menudo los requisitos no eran tan críticos.
• Fuente de alimentación regulada lineal: Esta forma de fuente de alimentación electrónica es capaz de proporcionar un nivel de rendimiento muy alto. Sin embargo, el hecho de que utilice un elemento regulador en serie significa que puede ser comparativamente ineficiente, disipando una proporción significativa de la potencia de entrada en forma de calor. No obstante, estas fuentes de alimentación pueden ofrecer niveles muy altos de regulación con valores bajos de rizado, etc.
• Fuente de alimentación conmutada: En esta forma de fuente de alimentación, los circuitos electrónicos utilizan la tecnología de conmutación para regular la salida. Aunque los picos están presentes en la salida, ofrecen niveles muy altos de eficiencia y, en vista de ello, pueden estar contenidos en paquetes mucho más pequeños que sus equivalentes lineales.

Los distintos tipos de fuentes de alimentación se utilizan para diferentes tipos de aplicaciones según sus ventajas. Por ello, todas se utilizan ampliamente, pero en diferentes áreas de la electrónica.

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Cada tipo de bloque de construcción y fuente de alimentación se trata con más detalle en otras páginas de este sitio web. Los enlaces a estas páginas se encuentran en la parte izquierda de la página, debajo del menú principal, en la sección "Artículos relacionados".

Principales bloques electrónicos de la fuente de alimentación

Una fuente de alimentación puede dividirse en una serie de elementos, cada uno de los cuales cumple una función dentro de la fuente de alimentación general. Naturalmente, estas áreas pueden ser bastante arbitrarias, y pueden variar ligeramente dependiendo del diseño real de la fuente de alimentación, pero pueden ser utilizadas como una guía general aproximada.

• Filtrado de la entrada de alimentación: En algunos casos es necesario asegurar que los picos de la línea de alimentación no entren en la fuente de alimentación, y que el ruido que podría ser generado por la fuente de alimentación no entre en las líneas de alimentación. Para lograr esto, se colocan circuitos para eliminar el ruido y limitar los efectos de los picos entrantes en la entrada de la fuente de alimentación. En muchos casos, el filtrado en este punto es mínimo, aunque en el caso de las fuentes especializadas pueden utilizarse circuitos más complicados.
• Transformador de entrada: Si se utiliza una fuente de alimentación de 110 o 240 voltios de CA, la entrada suele tener un transformador para transformar la tensión de línea entrante al nivel requerido para el diseño de la fuente de alimentación.

• Rectificador: Es necesario cambiar la forma de onda de CA entrante a una forma de onda de CC. Esto se consigue utilizando un circuito rectificador de CA. Se pueden utilizar dos tipos de circuitos rectificadores: de onda completa y de media onda. Estos bloquean efectivamente la parte de la forma de onda en un sentido y dejan pasar la parte de la forma de onda en el otro sentido.

• Suavizado del rectificador: La salida del circuito rectificador de CA consiste en una forma de onda que varía de cero voltios a 1,414 veces la tensión de entrada RMS (menos las pérdidas introducidas por el rectificador). Para que pueda ser utilizada por los circuitos electrónicos, es necesario suavizarla. Esto se consigue con un condensador. Este condensador se cargará durante una parte del ciclo y, cuando la tensión caiga, suministrará la corriente al circuito, cargándose de nuevo cuando la tensión suba.

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• Regulación: Incluso después de que la tensión rectificada se haya suavizado, puede haber niveles significativos de zumbido residual. Además, la tensión variará según los diferentes niveles de corriente. Para proporcionar una salida de tensión estable de la fuente de alimentación con poco zumbido y ruido residual se requiere un circuito regulador de tensión. Los reguladores son capaces de proporcionar una tensión estable a un nivel fijo o variable dependiendo de las necesidades. Pueden utilizar técnicas de modo lineal o de conmutación para llevar la tensión de salida al nivel requerido.

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• Protección contra la sobretensión: En caso de fallo del regulador, es posible que la tensión de salida de la fuente de alimentación se eleve a un nivel que pueda dañar los circuitos alimentados. Para evitar que esto ocurra, se puede utilizar un circuito de protección contra la sobretensión. Este elemento de circuito detecta el nivel de la tensión de salida y si empieza a subir por encima de sus límites aceptables se dispara, retirando la alimentación del regulador y normalmente sujetando la salida del regulador a cero voltios, protegiendo así el resto de los circuitos de los daños.

No todos estos componentes electrónicos de la fuente de alimentación se utilizan en todas las fuentes de alimentación. La mayoría tendrá un transformador, un suavizador y un regulador, pero los otros elementos pueden o no estar incluidos dependiendo de la especificación.

Especificaciones de las fuentes de alimentación

A la hora de comprar o seleccionar una fuente de alimentación es necesario comprobar las especificaciones y entender su significado. Todo, desde los valores nominales de voltaje y corriente, hasta el ripply, la regulación de la carga, la regulación de la tensión de entrada y otros aspectos similares.

Las fuentes de alimentación, ya sean simplemente suavizadas, reguladas mediante un regulador lineal o de modo conmutado, son muy utilizadas. El enfoque del regulador de conmutación es el más utilizado, especialmente en los ordenadores, y en muchos otros equipos electrónicos. Existen muchos circuitos integrados para esta función y son ligeros, eficientes y muy rentables.