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U N I V E R S I D A D P O L I T É C N I C A S A L E S I A N A
08Otoñ
o
ELECTRO
NICA DEPOTENCIA
ENSAYO
Fuentes SMPS
Marzo-Jilio 11
DOCENTE:Ing. Electrónico.Rafael Jaya
ESTUDIANTE:
• Fernando Pazmiño
13-Jul-2011
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
INTRODUCCION
En el siguiente ensayo voy a dar a conocer el concepto o el significado de lo que es una Fuentes
de Alimentación Conmutadas o más conocidas como fuentes SMPS. También voy a explicar
como funcionan, su clasificación, su importancia y sus aplicaciones.
OBJETIVO
Llegar a conocer el funcionamiento y aplicaciones de las fuentes SMPS.
QUE ES UNA FUENTE SMPS
Las fuentes SMPS o fuentes conmutadas son dispositivos que convierte la tensión alterna de la
red de suministro en una o varias tensiones, prácticamente continuas, las cuales permiten que
alimenten los distintos circuitos del aparato electrónico para su correcto funcionamiento que
utilizamos diariamente en nuestros hogares, lugar de estudios y en el trabajo.
CLASIFICACION
Las fuentes SMPS se clasifican de la siguiente manera:
Por su amplitud: Moduladora de amplitud de pulso o Tipo PAM
Por el anchi de pulso: Moduladoras de ancho de pulso o Tipo PWM.
Por la frecuencia: Moduladora de frecuencia o Tipo FM.
A cada una de ella las podemos reconocer observando por medio de un osciloscopio sus formas
de ondas, conectando a las salidas del los bobinados las puntas de prueba del osciloscopio. Si a
la entrada disminuimos el nivel de Corriente Alterna, la señal del osciloscopio, muestra una
variación en la altura de los pulsos de salida, me estoy refiriendo a una fuente PAM; y si en
lugar de variar la altura de los pulsos varia el ancho de los pulsos, me refiero a una fuente
PWM; si la frecuencia es la que cambia será una fuente tipo FM. Como se puede observar en la
grafica 1.
Figura 1
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Fuente tipo PAM
Estas fuentes se basan en el control de la amplitud de los pulsos a su salida, función que realizan
mediante un conjunto de circuitos y dispositivos especiales que permiten variar la salida de
voltaje de un transformador con una configuración muy particular de embobinados.
Figura 2
En el transformador hay un primario controlado por un varistor, el cual va acoplado a una
resistencia calefactora, cuando el voltaje a la salida aumenta por encima de los valores
especificados, el calefactor incrementa su temperatura, induciendo también el aumento de la
resistencia interna del propio varistor, lo que a su vez reduce la magnitud de corriente y voltaje
que llega al embobinado, haciendo que disminuya el voltaje de salida y que se compense la
variación inicial.
Una vez obtenido, el voltaje del transformador es rectificado, filtrado y enviado al circuito deconmutación, de donde sale una señal pulsante, en la cual la altura de los pulsos quedará
determinada por la amplitud del voltaje del transformador. Y como la duración de los pulsos
siempre es constante, controlando le nivel de voltaje obtenido del transformador es posible
generar casi cualquier voltaje a la salida del circuito conmutador; y no solo eso, gracias a la
característica de realimentación que existe, el circuito es capaz de detectar y corregir los
desniveles que pudieran presentarse en el voltaje de alimentación de CA.
Actualmente se está eliminando la configuración de resistencia y varistor, debido
principalmente a que se desperdiciaba una potencia considerable en el calefactor. En lugar de
ello sé esta utilizando un embobinado de control que induce un campo magnético en contra-
sentido.
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Figura 3
Dicho embobinado está controlado por un oscilador en el extremo secundario del transformador,
de modo que si en un momento el voltaje de salida sube por arriba de las especificaciones detrabajo, el campo magnético en contra-sentido aumenta y hace disminuir la salida de voltaje; y
por el contrario, si el voltaje de salida es muy bajo, el campo opuesto de la bobina auxiliar será
muy pequeño, induciendo un voltaje mayor a los embobinados de salida, manteniéndose
siempre un nivel adecuado de salida.
Este método tiene a ventaja de que desperdicia menos potencia que el anterior, por lo que
diversos fabricantes lo están implementando en sus aparatos electrónicos.
Fuentes tipo PWM
En realidad, las fuentes conmutadas del tipo PWM son las que mayor aplicación han alcanzado,
llegando a utilizarse en muy diversos campos de la electrónica, que van desde equipo industrialhasta computadoras, aparatos electrodomésticos y otras aplicaciones que no hace muchos años
estaban reservadas a las fuentes reguladas simples.
Las fuentes PWM son más flexibles que sus similares PAM, sobre todo por su mayor capacidad
de absorción a variaciones bruscas del voltaje de entrada. También su construcción es más
sencilla y su principio de operación es más fácil de entender, además de que por lo general no
necesitan elementos especiales como varistores o embobinados en contra-sentido, para hacer su
función reguladora.
Lo único que se necesita para obtener voltajes perfectamente regulados en una fuente de este
tipo, es un circuito que se mantenga sensando constantemente el nivel de alguna de las salidas, para que al momento en que se detecte alguna variación, expida las órdenes adecuadas al
conmutador, a fin de que el nivel vuelva a la normalidad.
En las fuentes conmutadas aún se requiere un bloque rectificador que convierta la señal de CA
en voltaje de DC; por supuesto, también debe incluirse un filtro para obtener un voltaje de DC
lo más uniforme posible, sin las ondulaciones resultantes del rectificado.
Figura 4
Este voltaje se dirige al primario de un transformador de alta frecuencia , que por lo general
tiene varios secundarios para generar los diferentes voltajes que llegue a precisar el aparato.
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Enseguida se tiene un dispositivo de conmutación, capaz de conectar el voltaje de DC resultante
hacia los demás circuitos de la fuente. Este dispositivo puede ser un transistor de potencia, un
tiristor, un darlington, etc., aunque cada vez se emplea más el transistor MOSFET de potencia.
El dispositivo que estrictamente se encarga de controlar la anchura de los pulsos de encendido al
conmutador, y por consiguiente los niveles de voltaje en los secundarios del transformador, es
un controlador PWM, el cual recibe una referencia de alguno de los embobinados secundarios
para determinar el ancho de pulso correcto, a fin de mantener el voltaje necesario a la salida.
Actualmente los circuitos de control han incorporado la tecnología digital, siendo cada vez más
económicos y precisos.
A la salida del conmutador se deben colocar algunas etapas de filtrado, en donde se convierte la
señal pulsante obtenida del switcheo en un voltaje de DC perfecto.
Las dos ventajas principales de las fuentes de alimentación conmutadas frente a las fuentes
lineales son las siguientes:
Los elementos semiconductores funcionan a modo de interruptores, esto es, según un
control todo o nada. Estos semiconductores, además, no operan en su región activa, por
lo que la potencia que consumen disminuye de forma considerable. Esto da lugar a un
aumento en su eficiencia energética, que oscila entre el 70% y el 90%, frente al rango
del 30% al 60% de eficiencia en las fuentes lineales.
El empleo de transformadores de alta frecuencia en las fuentes de tensión conmutadas,
frente a los transformadores de 50/60 Hz propios de las fuentes lineales, da lugar a
fuentes de peso y tamaño mucho más reducido.
Sin embargo, las fuentes de tensión conmutadas presentan ciertos inconvenientes frente
a las lineales, como son su mayor complejidad, además de las interferenciaselectromagnéticas introducidas por las conmutaciones de alta frecuencia. Para evitarlas,
se emplean filtros EMI a la entrada de la fuente,
Ing. ElectrónicaElectrónica de Potencia
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