Fuentes Conmutadas
sergiolopezm18 de Marzo de 2015
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FUENTES COMUTADAS
SERGIO EDUARDO LOPEZ MELGAREJO
PRESENTADO A: FREDY FERNANDO VEGA MENDIVELSO
COLSUTEC BOGOTA D.C 2015
INTRODUCCION
Hoy en día la mayoría de los equipos de aficionados utilizan alimentaciones de 12 o 13,8V.
El avance de la tecnología ha llevado también a que estos equipos cuenten con un alto grado de sofisticación y por lo tanto sean muy sensibles a sobretensiones, cambios bruscos o ruido en las tensiones de alimentación. Esto ha hecho imprescindible el empleo de fuentes de alimentación reguladas que garanticen la estabilidad de la tensión que ingresa al equipo.
Por otra parte, para poder lograr potencias de salida del orden de los 100 Watts con las bajas tensiones requeridas por los transistores actuales (12 Volts) se requieren altas corrientes de alimentación (20 Amperes o más). Esto nos obliga a tomar determinadas precauciones (cables gruesos, bornes grandes, etc.) e impone un fuerte desafío en el diseño de las fuentes reguladas incrementando su costo.
OBJETIVOS
1. Hacer una descripción de cada uno de los bloques funcionales de las fuentes conmutadas (7 bloques).
2. Describa el funcionamiento de las siguientes fuentes conmutadas
2.1. Buck
2.2. Boost
2.3. Buck-Boost
2.4. Flyback
2.5. Forward
2.6. Hald-bridge
2.7. Full-bridge
2.8. Push-pull3.
3. ¿Nombre cinco ventajas y cinco desventajas de las fuentes conmutadas?
4. ¿Cuál es la eficiencia de una fuente conmutada Vs una fuente lineal?
5. ¿Qué es y cuál es la función del certificado 80 plus en las fuentes de poder de los Ordenadores?
6. Elabore una bitácora sobre 10 fallas de fuentes lineales y 10 fallas de las fuentes conmutadas, argumentando la solución y el instrumento empleado.
1. Hacer una descripción de cada uno de los bloques funcionales de las fuentes conmutadas (7 bloques).
1. Etapa de entrada de alta tensión alterna
En general la fuente de energía suele ser de alta tensión (110 o 220 Volts eficaces) y de alterna de 50 o 60 Hertz, aunque ciertas aplicaciones pueden requerir otro tipo de tensiones y/o frecuencias. Dentro de toda esta variedad un caso comercial interesante es el de los “wall-adapter” universales, que aceptan tensiones de entrada de 90Vac a 250 Vac, frecuencias de línea desde 47 a 63 Hz y con potencias de 1 Watt hasta 200 Watts. Circuito Wall-Adapter5 Fuentes de alimentación por Switching.
2 Rectificador
El filtro de línea tiene por función proteger la fuente y circuitos de posibles picos transitorios u otras señales interferentes provenientes de la red de alta tensión, y a la vez bloquear la inserción en la red de señales de alta frecuencia generadas por la propia fuente. F R L C C C6 Fuentes de alimentación por Switching.
3 Circuito de conversión
El convertidor Buck (o reductor) es un convertidor de potencia, DC/DC sin aislación galvánica, que obtiene a su salida un voltaje continuo menor que a su entrada. El diseño es similar a un convertidor elevador o Boost, también es una fuente conmutada con dos dispositivos semiconductores (transistor S y diodo D), un inductor L y opcionalmente un condensador C a la salida.
La forma más simple de reducir una tensión continua (DC) es usar un circuito divisor de tensión, pero los divisores gastan mucha energía en forma de calor. Por otra parte, un convertidor Buck puede tener una alta eficiencia (superior al 95% con circuitos integrados) y autorregulación.
4. Circuito de salida
Igualmente, la corriente inversa Clector-Base fue mantenida baja porque la ase no tiene suficiente electrones libres que pasan a través de la juntura a llenar los huecos dejados por los electrones atrapados por el borne positivo de la batería.
Ahora, cuando ambos emisor y colector son "Polarizados", conectados a fuentes de corriente distintas, los electrones libres que cruzan la base y no encuentran huecos para llenar se acumulan acá y quedan disponibles para llenar huecos del colector.
Por consiguiente, entre mayor sea la cantidad de electrones libres que abandonan la pastilla del emisor y se difundan por la base, mayor será también el número de éstos que se aprovechen de lo delgado de la capa Base y pasen al colector a engrosar o aumentar la corriente inversa.
5. Sentado
F A Filtro en π Regulador Secundario D1 D2 L1 Primario Estabilización C D +V D3 D4 o C1 B C2 - requieren una alimentación de baja tensión continua filtrada y regulada con bastante estabilidad, típicamente el 5%, por lo que se hace necesario la inserción de un elemento de paso que posibilite obtener una estabilización del voltaje de salida, independientemente de la variación de amplitud de la tensión continua a su entrada.9 Fuentes de alimentación por Switching.
6 Pwm
La modulación por ancho de pulsos (también conocida como PWM, siglas en inglés depulse-width modulation) de una señal o fuente de energía es una técnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una señal periódica (una senoidal o una cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir información a través de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energía que se envía a una carga.
7 Referencia
El cuarto bloque se encarga de comandar la oscilación del segundo bloque. Este bloque consiste de un oscilador de frecuencia fija, una tensión de referencia, un comparador de tensión y un modulador de ancho de pulso (PWM). El modulador recibe el pulso del oscilador y modifica su ciclo de trabajo según la señal del comparador, el cual coteja la tensión continua de salida del tercer bloque con la tensión de referencia. Aclaración: ciclo de trabajo es la relación entre el estado de encendido y el estado de apagado de una onda cuadrada.
2. Describa el funcionamiento de las siguientes fuentes conmutadas
2.1.Buck
El convertidor Buck (o reductor) es un convertidor de potencia, DC/DC sin aislación galvánica, que obtiene a su salida un voltaje continuo menor que a su entrada. El diseño es similar a un convertidor elevador o Boost, también es una fuente conmutada con dos dispositivos semiconductores (transistor S y diodo D), un inductor L y opcionalmente un condensador C a la salida.
La forma más simple de reducir una tensión continua (DC) es usar un circuito divisor de tensión, pero los divisores gastan mucha energía en forma de calor. Por otra parte, un convertidor Buck puede tener una alta eficiencia (superior al 95% con circuitos integrados) y autoregulación
2.2.Boost
El convertidor Boost (o elevador) es un convertidor DC a DC que obtiene a su salida una tensión continua mayor que a su entrada. Es un tipo de fuente de alimentación conmutada que contiene al menos dos interruptores semiconductores (diodo y transistor), y al menos un elemento para almacenar energía (condensador, bobina o combinación de ambos). Frecuentemente se añaden filtros construidos con inductores y condensadores para mejorar el rendimiento.
Un conector de suministro de energía habitual normalmente no se puede conectar directamente a dispositivos como ordenadores, relojes o teléfonos. La conexión de suministro genera una tensión alterna (AC) y los dispositivos requieren tensiones continuas (DC). La conversión de potencia permite que dispositivos de continua utilicen energía de fuentes de alterna, este es un proceso llamado conversión AC a DC y en él se usan convertidores AC a DC como rectificadores.
2.3.Buck-Boost
Tenemos dos esquemas llamados convertidor buck–boost. Los dos pueden suministrar un voltaje de salida mucho mayor (en módulo) que el voltaje de entrada. Los dos producen un ancho rango de voltajes de salida desde un voltaje máximo hasta casi cero.
La forma inversora – El voltaje de salida es de signo inverso al de entrada.
Un buck (step-down) seguido de un boost (step-up) – El voltaje de salida tiene la misma polaridad que la entrada, y puede ser mayor o menor que el de entrada. Un convertidor buck-boost no-inversor puede utilizar un único inductor que es usado para el inductor buck y el inductor boost.
2.4.Flyback
El convertidor Flyback o convertidor de retroceso es un convertidor DC a DC con aislamiento galvánico entre entrada y salida. Tiene la misma estructura sin que un convertidor Buck-Boost con dos bobinas acopladas en lugar de una única bobina; erróneamente, se suele hablar de un transformador como elemento de aislamiento pero, en realidad no es así, puesto que un transformador no almacena más que una mínima parte de la energía que maneja mientras que el elemento inductivo del flyback almacena toda la energía en el núcleo magnético.
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2.5. Forward
Por cada salida adicional es necesario un secundario auxiliar, dos diodos rápidos, una inductancia y un condensador de filtro. Esto hace que sea más costoso que el Flyback.Para mejorar la regulación en las salidas auxiliares se utilizan estabilizadores lineales.
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