definicion de fuente conmutada

Guía completa sobre la definición de fuente conmutada y cómo funcionan

Las fuentes conmutadas, también llamadas SMPS (switch mode power supply), desempeñan un papel fundamental en nuestro cotidiano y en nuestro oficio como técnicos.

Todo sobre las fuentes de energía y su utilidad en los dispositivos electrónicos

La red eléctrica nos proporciona un suministro constante de corriente alterna, cuya polaridad se invierte a una frecuencia de 50 o 60 veces por segundo según el estándar adoptado en cada país.

Los diferentes equipos que podemos conectar a la red pueden trabajar con distintos niveles de tensión, en función de sus necesidades específicas. Por ejemplo, un televisor puede funcionar con tensiones que van desde un poco más de 1Vdc hasta más de 50000V para aquellos modelos antiguos de tubo de rayos catódicos, que han sido reemplazados por las pantallas planas.

Para lograr esta adaptabilidad, el televisor cuenta con un dispositivo que transforma la corriente proveniente de la red eléctrica, que puede ser de 100 a 240Vac, a un valor que en la mayoría de los casos es de 5Vdc.

El funcionamiento de una fuente de poder de tipo switching

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Procedimiento de Operación de las Fuentes de Energía Switching

En una fuente de alimentación conmutada, la conmutación es el principio esencial de su funcionamiento. A través de un interruptor electrónico, la energía se suministra de forma intermitente y regulada. Este interruptor se encarga, mediante su encendido y apagado a alta frecuencia, de controlar la cantidad de energía que se transfiere al dispositivo. A diferencia de las fuentes de alimentación lineales, las SMPS tienen una mayor capacidad para convertir voltaje y corriente de manera eficiente.

Componentes Principales

El rectificador: Se trata de un elemento imprescindible en cualquier circuito electrónico, ya que su función es transformar la corriente alterna en corriente continua, permitiendo que los dispositivos electrónicos puedan recibir una fuente de energía estable y constante. En otras palabras, su tarea es convertir la forma de onda sinusoidal de la corriente eléctrica en una tensión continua, lo que resulta esencial para el correcto funcionamiento de los dispositivos.

El interruptor: También conocido como "switch", este componente juega un papel fundamental en las fuentes de alimentación conmutadas. ¿Su tarea? Interrumpir el flujo de corriente a alta frecuencia, regulando de esta manera la cantidad de energía que se transfiere al circuito. De esta forma, se asegura que los dispositivos electrónicos reciban la cantidad de energía adecuada para su correcto funcionamiento.

El transformador: Utilizado para modificar el voltaje de la corriente continua, el transformador es esencial en la regulación de la energía que se suministra a los componentes electrónicos. Su función consiste en transformar la tensión de entrada a una tensión adecuada para el circuito, lo que permite controlar la cantidad de energía que se distribuye a cada componente.

Atributos y Beneficios de las Fuentes de Energía Conmutables

Las fuentes de alimentación conmutadas destacan por su eficiencia energética, lo que se traduce en un menor consumo de energía y un uso más sostenible de los recursos. Esto es posible gracias a su capacidad de conmutar rápidamente entre los estados de encendido y apagado, lo que minimiza las pérdidas de energía en forma de calor.

Además de su eficiencia energética, las fuentes de alimentación conmutadas también ofrecen una ventaja significativa en cuanto a su tamaño. Al operar a altas frecuencias, los componentes del transformador pueden ser más pequeños, lo que resulta en un dispositivo más compacto y ligero en comparación con las fuentes de alimentación lineales. Esto las convierte en una opción ideal para dispositivos portátiles y otros equipos electrónicos donde el espacio y el peso son factores críticos.

Sin embargo, una de las mayores ventajas de las fuentes de alimentación conmutadas es su flexibilidad. Gracias a su versatilidad, se adaptan a una variedad de aplicaciones al poder manejar una amplia gama de tensiones de entrada y proporcionar una salida regulada. Esta versatilidad las hace especialmente útiles en entornos donde se requiere un suministro de energía estable y confiable.

Consideraciones cruciales al seleccionar una fuente de energía conmutada

Parámetros del producto:

¿Se utiliza una fuente de alimentación conmutada en un sistema monofásico o trifásico? ¿Qué voltaje y corriente se necesitan?

Tamaño del producto:

¿Dónde se emplea la fuente de alimentación conmutada? En caso de que el producto tenga un tamaño adecuado para permitir la circulación de aire en el lugar de instalación, evitando que el equipo no pueda disipar el calor de manera efectiva durante su funcionamiento.

Entorno de uso del producto:

¿Cuál es la temperatura y humedad ambiente? ¿Se está considerando instalar el producto en un gabinete?

Descubre el Funcionamiento de una Fuente de Energía Conmutada SMPS

Una fuente de alimentación de modo conmutado, también conocida como fuente de alimentación conmutada, SMPS o conmutador, es un dispositivo electrónico que transforma de forma eficiente la energía eléctrica de un voltaje a otro.

Usualmente, las SMPS se utilizan para transferir energía desde una fuente de corriente continua o alterna a una carga de corriente continua, como por ejemplo una computadora o un teléfono móvil.

La mayoría de estas fuentes de alimentación convierten un voltaje más alto, de 110 V o 220 V de corriente alterna, en un voltaje mucho más bajo de corriente continua, como 24 V, 12 V o 5 V.

Este tipo de fuentes de alimentación son ampliamente utilizadas en diversos electrodomésticos, especialmente en aquellos que requieren un diseño compacto. Ejemplos comunes son los adaptadores de carga para móviles, computadoras o laptops.

Recorrido por la evolución de las fuentes de energía de conmutación

En el año 1836, se tiene conocimiento sobre el uso de bobinas inductivas para experimentar con la generación de picos de alto voltaje. Sin embargo, fue en 1959 en Bell Labs donde Mohamed M. Atalla y Dawon Kahng inventaron el MOSFET de potencia, un dispositivo esencial en las fuentes de alimentación conmutadas que son ampliamente utilizadas hasta el día de hoy.

Hay registros de patentes presentadas por IBM en 1958 donde se muestra un diseño de un SMPS (fuente de alimentación de modo conmutado) basado en la oscilación del transistor. En esa misma época, General Motors Corporation (GM) también presentó patentes similares de diseños SMPS.

Sin embargo, fue con la llegada de la calculadora de bolsillo HP-35 de Hewlett Packard cuando se popularizó el uso de fuentes de alimentación conmutadas. Esta calculadora se convirtió en el primer producto comercial ampliamente conocido en utilizar una fuente de alimentación de modo conmutado, la cual alimentaba los LED, la ROM y otros elementos primarios como el reloj y los registros. Aunque surgieron diseños de diferentes proveedores importantes, la patente para utilizar el término "fuente de alimentación de modo conmutado (SMPS)" fue presentada en 1976 por Microchip Technology, quienes además lanzaron el primer controlador integrado para este tipo de fuentes de alimentación.

Explicación del funcionamiento de una fuente switching

¿Qué es una fuente de alimentación de modo conmutado?

Una fuente de alimentación de modo conmutado es un complejo circuito que contiene subcircuitos electrónicos de potencia cuya función es convertir eficientemente la energía de un voltaje a otro.

La etapa de entrada de energía

La primera etapa de una fuente de alimentación de modo conmutado generalmente está compuesta por un rectificador de medio puente o de puente completo. Esta etapa toma la energía de corriente alterna (CA) y la transforma en una corriente continua (CC) filtrada con el mismo voltaje. Por ejemplo, puede convertir 110 V CA en 110 V CC. Además, esta etapa cuenta con filtros LC adicionales (inductor y condensador) para eliminar cualquier ondulación de la potencia de entrada.

La etapa más crítica

Sin duda, la etapa más crítica en una fuente de alimentación de modo conmutado es la de entrada de energía. En la mayoría de los casos, este tipo de fuentes utiliza uno o más MOSFET de potencia como dispositivo de conmutación principal. A través de una señal de modulación por ancho de pulso (PWM), el MOSFET se enciende y se apaga rápidamente, convirtiendo la corriente continua suavizada de la etapa anterior en una onda cuadrada de alta frecuencia. Este tipo de dispositivo de conmutación trabaja en modo de conducción continua para mejorar la eficiencia de conversión.

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