¿Cómo funcionan las fuentes de alimentación?

¿Cómo funcionan las fuentes de alimentación?

Una fuente de alimentación se utiliza para reducir la electricidad de la red a 240 voltios AC a algo más utilizable, digamos 12 voltios DC. Existen dos clases de sistemas de alimentación: lineal y conmutada.

 

► Las fuentes de alimentación lineales emplean transformadores que disminuyan el voltaje. La relación de los devanados primarios (conectados a la red) con el número de devanados secundarios (conectados a la salida) daría la relación de cuánto se ha reducido el voltaje, en este caso una relación de 20:1 reduce la entrada de 240 voltios CA a 12 voltios CA en los devanados secundarios.

 

Este funciona encendiendo y apagando la red eléctrica muy rápidamente para reducir el voltaje. Por otro lado, el voltaje solo disminuirá dependiendo de la relación entre el tiempo de encendido y el de apagado. 

 

► La conmutación ocurre cuando la señal de CA es rectificada y regulada para producir un alto voltaje de CC. Luego se enciende y se apaga rápidamente mediante un FET. Luego la señal conmutada pasa por un transformador, aunque esto puede reducir el voltaje que aísla la salida de la red eléctrica (por razones de seguridad). 

 

La retroalimentación de la salida se utiliza entonces para controlar la relación de espacio de marca de la conmutación, de modo que la salida se mantenga en el voltaje requerido. El transformador utilizado en un suministro de modo conmutador es mucho más pequeño y económico que aquel que se emplea en el suministro lineal, pero debe ser capaz de manejar las frecuencias de conmutación más altas.

 

  • Suministros regulados

 

En este diseño, la salida tendrá un cierto rizado; variará del voltaje requerido en una pequeña cantidad, tal vez en un pequeño porcentaje.

 

Un suministro regulado utiliza un CI, donde el CI monitoriza el voltaje de salida en relación con un voltaje de referencia y ajusta la salida en consecuencia. Los reguladores tienen una ondulación mucho menor y a menudo incluyen una protección contra la sobrecorriente y la sobretemperatura, por lo que se apagan automáticamente, lo que hace que tanto ellos como el resto del suministro sean indestructibles. 

 

La pieza que se muestra a la derecha es un 7805, un regulador común de 5 voltios.

 

  • Tipos de caja

 

El tipo de caja más común en los sistemas de alimentación es la caja de plástico. Esto se debe a que se puede fabricar fácilmente mediante un proceso de moldeo por inyección y a que características como los agujeros de montaje o clips de la placa de circuito impreso, los agujeros para la salida de los cables, entre otros, y pueden incluirse en el diseño prácticamente sin coste adicional de piezas. 

 

La alternativa más costosa es una caja metálica; sin embargo, éstas deben estar conectadas a tierra por razones de seguridad.

 

  • Protección

 

Algunos fabricantes de fuentes de alimentación incorporarán protecciones para ayudar a mantener sus componentes a salvo de problemas relacionados con la energía. Estas protecciones a menudo añaden algún coste a una fuente de alimentación, pero también pueden ofrecer algo de tranquilidad adicional.

 

La primera es la protección contra sobretensiones, que se refiere a un circuito o mecanismo que apaga la fuente de alimentación si el voltaje de salida excede el límite de voltaje especificado, que a menudo es más alto que el voltaje de salida nominal. 

 

Esta protección es importante, ya que los altos voltajes de salida pueden causar daños a los componentes de la computadora que se conectan a la fuente de alimentación.

 

La segunda es la protección contra sobrecarga y sobrecorriente. Estos son circuitos que protegen los sistemas de alimentación y los equipos apagando la fuente de alimentación cuando se detecta una carga excesiva de corriente o de energía, incluyendo corrientes de cortocircuito.