Tutorial fuentes conmutadas.

La fuente conmutada ha reemplazado a las viejas y voluminosas fuentes lineales; un menor consumo y mejor aprovechamiento de la energía, ha hecho de la fuente conmutada  la mejor opción para alimentar cualquier equipo electrónico actual.

Pero todo avance trae consigo nuevos componentes y todo componente trae nuevas fallas. La fuente conmutada presenta fallas similares con su antecesor, pero otras son exclusivas de esta nueva fuente de poder.

Una fuente conmutada típica, consta de los elementos que se pueden ver en la imagen anterior. Conocer el funcionamiento en detalle de la fuente conmutada, nos hará reparar el 70% de los equipos que llegan al taller de electrónica, con su correspondiente beneficio económico.

Vamos ha analizar el funcionamiento de la fuente conmutada, sin muchos tecnicismos para que cualquiera lo pueda entender.

Rectificación y Filtrado.

Al igual que en las fuentes lineales; en las fuentes conmutadas también encontraremos el clásico circuito rectificador a 110 – 220 vac, con su condensador electrolítico de gran tamaño. También podremos encontrar un varistor, filtros de reactancia (filtro EMI) y el fusible principal.

Hasta este punto no encontramos nada diferente ni extraño, con respecto a lo que cualquier aficionado a la electrónica, puede saber sobre una fuente de alimentación.

Después de rectificar y filtrar el voltaje AC del tomacorriente, obtendremos a la salida un voltaje DC algo elevado con respecto al voltaje AC inicial. Si tomamos el valor AC de la entrada y lo multiplicamos por la constante eléctrica 1.41, podremos calcular el voltaje de salida así: 110vac * 1.41 = 155.1vdc ó 220vac * 1.41 = 310.2vdc.

El voltaje resultante se le conoce comúnmente como B+ primario, y servirá para alimentar la próxima sección de la fuente conmutada.

Sistema de conmutación.

En las fuentes conmutadas se puede apreciar un transformador  pequeño o mediano, que es el que finalmente produce los voltajes secundarios, para alimentar el equipo en general. Pero como sabemos; los transformadores no pueden funcionar con corriente directa. Así que se necesita un circuito oscilador de “alta frecuencia” que pueda proveer corriente alterna a este transformador usualmente llamado Chopper, por su origen inglés.

El oscilador funciona a unos 70 khz, pero puede variar en función de los voltajes de salida. El transformador Chopper representa una carga importante para el circuito primario, por lo tanto es necesario utilizar un componente que haga la conmutación entre el oscilador y el transformador. Ese componente suele ser un transistor de potencia o uno del tipo Mosfet.

Tenga en cuenta que el oscilador y el transistor Mosfet, pueden hacer parte de un mismo dispositivo o encapsulado.

Sistema de Realimentación.

En las fuentes conmutadas se requiere el uso de un circuito de realimentación, que le “informe” al circuito oscilador sobre un cambio de voltaje en las salidas. De esta forma se consigue regular todos los voltajes secundarios, aun variando el voltaje de entrada.

Para ello se toma una muestra del voltaje de salida, por medio de una resistencia y un diodo zener programable (TL431). 

La muestra de voltaje hace iluminar a un diodo Led dentro de un optoacoplador; en donde el fototransistor es activado. 

Finalmente el circuito oscilador de la fuente es controlado por tensión, para aumentar o reducir su frecuencia y a la vez el voltaje de salida.

Rectificación y filtrado secundario.

Para rectificar los voltajes secundarios, se requiere del uso de diodos rápidos ya que la corriente AC resultante tiene una frecuencia alta.

Además se utiliza condensadores de baja capacidad, por los motivos antes mencionados. 

Nótese que la estructura de la fuente conmutada, ahorra dinero y espacio al utilizar componentes más pequeños y baratos, como el transformador Chopper, en lugar del voluminoso transformador con núcleo de hierro y los grandes condensadores de alta capacidad.