Font commutada: què és, diferències amb la lineal, i per a què serveix

Una font commutada és un dispositiu electrònic capaç de transformar energia elèctrica mitjançant una sèrie de components elèctrics, Com els transistors, reguladors de tensió, etc. És a dir, és una font d'alimentació, Però amb diferències respecte a les lineals. Aquestes fonts són conegudes també com SMPS (Font d'alimentació en mode de canvi), I actualment es fan servir per a multitud d'aplicacions ...

Què és una font d'alimentació

Una font d'alimentació, o PSU (Power Supply Unit), És un dispositiu emprat per fer arribar l'electricitat de forma adequada a diferents components o sistemes. La seva comesa és rebre l'energia de la xarxa elèctrica i convertir-la a una tensió i corrent adequada perquè el els components connectats puguin funcionar adequadament.

La font d'alimentació no només modificarà el voltatge de la seva sortida respecte a la seva entrada, sinó que també pot modificar la seva intensitat, rectificar i estabilitzar-la per transformar de corrent altern a corrent continu. Això és el que succeeix en una font d'un PC, per exemple, o en l'adaptador per carregar una bateria. En aquests casos, la comunitat autònoma passarà dels 50 Hz i 220/240 v habituals, a una CC a 3.3V, 5v, 6v, 12v, i similars ...

Fonts lineals vs fonts commutades: diferències

Si recordes els adaptadors o carregadors dels telèfons més antics, eren més grans i pesat. Aquests eren fonts d'alimentació lineals, mentre que els actuals més lleugers i compactes són fonts d'alimentació commutades. Les diferències:

• En una font lineal es redueix la tensió del corrent elèctric mitjançant un transformador, per després ser rectificada per diosos. També tindrà una altra etapa amb condensadors electrolítics o altres estabilitzadors de tensió. El problema d'aquest tipus de transformadors és la pèrdua d'energia en forma de calor a causa de l'transformador. A més, aquest transformador no només té un nucli metàl·lic pesat i voluminós, sinó que per a corrents de sortida altes necessitaran un bobinatge amb fil de coure molt gruixut, de manera que també augmenta el pes i mida.
• Els fonts commutades usen un principi similar per al procés, però té diferències. Per exemple, en aquests casos fan créixer la freqüència del corrent, passant dels 50 Hz (a Europa), als 100 Khz. Això fa que es redueixin les pèrdues i s'aconsegueixi reduir molt la mida de l'transformador, de manera que seran més lleugers i compactes. Perquè això sigui possible, transformen la CA en CC, després de CC a CA amb una freqüència diferent a la inicial, i després tornen a transformar aquesta CA a CC.

Actualment, les fonts d'alimentació lineals pràcticament han desaparegut, Causa del seu pes i grandària. Ara es fan servir més les commutades en tot tipus d'aplicacions.

Per tant, les punts destacats segons la manera de funcionar bàsica, són:

• El mida i pes de les lineals pot ser significatiu, amb fins a 10 kg en alguns casos. Mentre que les commutades el pes pot ser de només uns grams.
• En el cas del voltatge de sortida, Les fonts lineals regulen la sortida usant voltatges més alts d'etapes prèvies i després produir més baixos a la seva sortida. En el cas de la commutada poden ser iguals, inferiors, i fins i tot invertits als de l'entrada, pel que és més versàtil.
• La eficiència i dissipació també difereix, ja que les commutades són més eficients, aprofitant millor l'energia, i no dissipen tanta calor, de manera que no necessitaran sistemes de refrigeració tan grans.
• La complexitat és una mica més gran en les commutades a causa de el major nombre d'etapes.
• Les fonts lineals no produeixen interferències generalment, pel que són millors quan les interferències no han de passar. La commutada treballa amb més altes freqüències, i per això no és tan bona en aquest sentit.
• El factor de potència de les fonts lineals és baix, perquè s'obté energia en els pics de voltatge de la línia d'alimentació. Això no és així en les commutades, encara que s'han agregat etapes prèvies per corregir aquest problema en gran ficada, especialment en els aparells venuts a Europa.

Funcionament

Per comprendre bé el funcionament de la font commutada, S'ha de esquematitzar les seves diferents etapes com a blocs, com es pot comprovar en la imatge anterior. Aquests blocs tenen la seva funció específica:

• filtre 1: S'encarrega d'eliminar els problemes de la xarxa elèctrica, com el soroll, harmònics, transitoris, etc. Tot això pot interferir en el funcionament dels components alimentats.
• rectificador: La seva funció és evitar que la part del senyal sinusoïdal passi, és a dir, que el corrent només passi en un sentit, generant una ona en forma de pols.
• Corrector de el factor de potència: Si el corrent està desfasada respecte a la tensió, no s'aprofitarà bé tota la potència de la xarxa, i aquest corrector soluciona aquest problema.
• condensador: Els condensadors faran que esmorteeixin el senyal de polsos que surt de l'etapa anterior, emmagatzemant la càrrega i fent que surti molt més plana, gairebé com un senyal continu.
• Transistor / Controlador: Actua com a control de el pas de corrent, tallant i activant el pas, el que torna a transformar el corrent gairebé plana anterior en polsant. Tot estarà controlat pel controlador, que també pot actuar com a element protector.
• transformador: Redueix la tensió de la seva entrada per adaptar-la a un voltatge inferior (o diversos voltatges inferiors) a la seva sortida.
• díode: Convertirà el corrent altern que surt de l'transformador a corrent polsant.
• filtre 2: Passa de corrent polsant a novament en una contínua.
• optoacoblador: Enllaçarà la sortida de la font amb el circuit de control per a la correcta regulació, una mena de feedback.

Tipus de fonts

Les fonts commutada pot classificar-se en quatre tipus fonamentals:

• Entrada CA / Sortida CC: Es compon d'un rectificador, commutador, transformador, rectificador de sortida i filtre. Per exemple, la font d'alimentació d'un PC.
• Entrada CA / Sortida CA: Simplement es compon per un variador de freqüència i d'un convertidor de freqüència. Un exemple d'aplicació seria un variador de motor elèctric.
• Entrada CC / Sortida CA: es coneix com a inversor, i no són tan freqüents com les anteriors. Per exemple, es poden trobar a generadors de 220v a 50Hz a partir d'una bateria.
• Entrada CC / Sortida CC: Es tracta d'un convertidor de voltatge o de corrent. Per exemple, com alguns carregadors de bateries per a dispositius mòbils usats en automòbils.