La unidad de fuente de alimentación es la parte del hardware que se utiliza para convertir la energía proporcionada por la toma de corriente en energía utilizable para muchas partes dentro de un dispositivo eléctrico. Cada fuente de energía debe impulsar su carga, que está conectada a ella. Dependiendo de su diseño, una unidad de suministro de energía puede obtener energía de varios tipos de fuentes de energía, como sistemas de transmisión de energía eléctrica , sistemas electromecánicos como generadores y alternadores, convertidores de energía solar, dispositivos de almacenamiento de energía como baterías y pilas de combustible, u otra fuente de alimentación. Existen dos tipos de fuentes de alimentación, fuente de alimentación de CA y CC. Según las especificaciones eléctricas del dispositivo eléctrico, puede utilizar alimentación de CA o CC.
¿Qué es una fuente de alimentación?
La fuente de alimentación se puede definir como un dispositivo eléctrico que se utiliza para dar suministro eléctrico a cargas eléctricas. La función principal de este dispositivo es cambiar la corriente eléctrica de una fuente al voltaje, frecuencia y corriente precisos para suministrar la carga. A veces, estas fuentes de alimentación pueden denominarse convertidores de energía eléctrica. Algunos tipos de suministros son piezas de carga separadas, mientras que otros se fabrican en los electrodomésticos que controlan.
Diagrama de bloques de la fuente de alimentación
El circuito de alimentación se utiliza en varios dispositivos eléctricos y electrónicos. Los circuitos de suministro de energía se clasifican en diferentes tipos según la energía que utilizan para proporcionar circuitos o dispositivos. Por ejemplo, los circuitos basados en microcontroladores son generalmente los circuitos de fuente de alimentación regulada (RPS) de 5 V CC, que pueden diseñarse con la ayuda de diferentes métodos para cambiar la alimentación de 230 V CA a 5 V CC.
El diagrama de bloques de la fuente de alimentación y la conversión paso a paso de 230 V CA a 12 V CC se describen a continuación.
- Un transformador reductor convierte la CA de 230 V en 12 V.
- El puente rectificador se utiliza para cambiar CA a CC
- Se usa un capacitor para filtrar las ondas de CA y se le da al regulador de voltaje.
- Finalmente, el regulador de voltaje regula el voltaje a 5V y finalmente, se usa un diodo de bloqueo para tomar la forma de onda pulsante.
Diagrama de bloques de la fuente de alimentación
Clasificación de la fuente de alimentación y sus diferentes tipos
Aquí discutiremos los diferentes tipos de fuentes de alimentación que han existido en el mercado mundial. La siguiente tabla indica los tipos básicos de fuentes de alimentación para las siguientes condiciones.
SALIDA = DC | SALIDA = AC | |
ENTRADA = CA |
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ENTRADA = DC |
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Fuente de alimentación de CA variable
Los diferentes voltajes de CA se generan mediante el uso de un transformador. El transformador puede tener múltiples devanados o tomas, en cuyo caso el instrumento utiliza interruptores para seleccionar los diferentes niveles de voltaje. Alternativamente, se puede utilizar un transformador variable (autotransformador ajustable) para variar continuamente los voltajes. Algunas fuentes de CA variables incluyen medidores para monitorear el voltaje, la corriente y / o la potencia.
Fuente de alimentación de CA variable
Fuente de alimentación lineal no regulada
Las fuentes de alimentación no reguladas contienen un transformador reductor, un rectificador, un condensador de filtro y una resistencia de purga. Este tipo de fuente de alimentación, debido a su simplicidad, es la menos costosa y la más confiable para requisitos de baja potencia. La principal desventaja es que la tensión de salida no es constante. Variará con el voltaje de entrada y la corriente de carga, y la ondulación no es adecuada para aplicaciones electrónicas. La ondulación se puede reducir cambiando el condensador del filtro a un filtro LC (inductor-condensador), pero el costo aumenta.
Fuente de alimentación lineal no regulada
Transformador de entrada
El transformador de entrada se utiliza para convertir el voltaje de la línea de entrada al nivel requerido de la fuente de alimentación. También aísla el circuito de salida del suministro de línea. Aquí estamos usando un transformador reductor .
Rectificador
El rectificador utilizado para convertir la señal entrante de un formato de CA a CC sin procesar. Consulte estos enlaces, los diferentes tipos de rectificadores disponibles son rectificador de media onda y rectificador de onda completa .
Condensador de filtro
La CC pulsada del rectificador se alimenta al condensador de suavizado. Eliminará las ondas no deseadas en la CC pulsada.
Resistencia de purga
La resistencia de purga también se conoce como resistencia de drenaje de la fuente de alimentación. Está conectado a través de los condensadores del filtro para drenar su carga almacenada para que el suministro del sistema de energía no sea peligroso.
Fuente de alimentación programable
Este tipo de fuente de alimentación permite el control remoto para su funcionamiento a través de entradas analógicas o interfaces digitales como GPIB o RS232. Las propiedades controladas de este suministro incluyen corriente, voltaje, frecuencia. Este tipo de suministros se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como la fabricación de semiconductores, generadores de rayos X, monitoreo del crecimiento de cristales, pruebas de aparatos automatizados.
Generalmente, estos tipos de fuentes de alimentación utilizan un microordenador esencial para controlar y supervisar el funcionamiento de una fuente de alimentación. Una fuente de alimentación provista con una interfaz de computadora utiliza protocolos de comunicación estándar (o) patentados y un lenguaje de control de dispositivos como SCPI (comandos estándar para instrumentos programables)
Fuente de alimentación de la computadora
La unidad de suministro de energía en una computadora es la parte del hardware que se utiliza para cambiar la energía suministrada desde el tomacorriente en energía utilizable para las distintas partes de la computadora. Convierte la corriente alterna en corriente continua
También controla el sobrecalentamiento mediante el control de voltaje, que puede modificarse manual o automáticamente en función de la fuente de alimentación. La unidad de fuente de alimentación o PSU también se denomina convertidor de potencia o paquete de alimentación.
En una computadora, los componentes internos como carcasas, placas base y fuentes de alimentación están disponibles en diferentes configuraciones, tamaños que se conocen como factor de forma. Todos estos tres componentes deben estar bien adaptados para que funcionen juntos de manera adecuada.
Fuente de alimentación lineal regulada
Las fuentes de alimentación lineales reguladas son las mismas que las fuentes de alimentación lineales no reguladas excepto que un regulador de 3 terminales se utiliza en lugar de la resistencia de purga. El objetivo principal de este suministro es proporcionar el nivel requerido de alimentación de CC a la carga. La fuente de alimentación de CC utiliza una fuente de CA como entrada. Las diferentes aplicaciones requieren diferentes niveles de atributos de voltaje, pero hoy en día las fuentes de alimentación de CC proporcionan un voltaje de salida preciso. Y este voltaje está regulado por un circuito electrónico para que proporcione un voltaje de salida constante en una amplia gama de cargas de salida.
Diagrama de bloques de la fuente de alimentación regulada
Aquí el diagrama de circuito básico para la fuente de alimentación lineal regulada que se muestra a continuación.
Fuente de alimentación lineal regulada
Las principales características de esta fuente de alimentación incluyen las siguientes.
- La eficiencia de esta fuente de alimentación varía del 20 al 25%
- Los materiales magnéticos utilizados en esta fuente de alimentación son el núcleo CRGO o Stalloy.
- Es más confiable, menos complejo y voluminoso.
- Da una respuesta más rápida.
Las principales ventajas de la fuente de alimentación lineal incluyen confiabilidad, simplicidad, bajo costo y el nivel de ruido es bajo. Junto con estos beneficios, existen algunas desventajas como
Estos son los mejores para varias aplicaciones de baja potencia, como resultado, cuando se requiere una alta potencia, los inconvenientes se vuelven más claros. Las desventajas de esta fuente de alimentación incluyen una gran pérdida de calor, tamaño y bajo nivel de eficiencia. Siempre que se utiliza una fuente de alimentación lineal en aplicaciones de alta potencia, se requieren componentes grandes para administrar la energía.
Suavizado
Una vez rectificada de una señal de CA, la CC debe suavizarse para eliminar el nivel de voltaje variable. Los condensadores de gran valor se utilizan generalmente para este propósito.
Regulador de voltaje
Un regulador lineal tiene un dispositivo de paso activo (BJT o MOSFET) (en serie o en derivación) controlado por un amplificador diferencial de alta ganancia. Compara el voltaje de salida con un voltaje de referencia preciso y ajusta el dispositivo de paso para mantener un voltaje de salida de nivel constante. Hay dos tipos principales de fuentes de alimentación lineales. Leer más sobre Diferentes tipos de reguladores de voltaje con principio de funcionamiento .
Regulador de serie
Este es el regulador más utilizado para fuentes de alimentación lineales. Como su nombre lo indica, se coloca un elemento en serie en el circuito como se muestra en la siguiente figura, y su resistencia varía a través de la electrónica de control para garantizar que se genere el voltaje de salida correcto para la corriente tomada.
Concepto de regulador de voltaje en serie o regulador de paso en serie
Regulador de derivación
El regulador de derivación se usa menos como elemento principal dentro de un regulador de voltaje. En esto, un elemento variable se coloca a través de la carga como se muestra a continuación. Hay una resistencia de fuente colocada en serie con la entrada, y el regulador de derivación se varía para asegurarse de que el voltaje a través de la carga permanezca constante.
Regulador de voltaje de derivación con retroalimentación
Fuente de alimentación conmutada (SMPS)
El SMPS tiene rectificador, condensador de filtro, transistor en serie, regulador, transformador, pero es más complicado que las otras fuentes de alimentación que hemos comentado.
Fuente de alimentación de modo de conmutación
El esquema que se muestra arriba es un diagrama de bloques simple. El voltaje de CA se rectifica a un voltaje de CC no regulado, con el transistor en serie y el regulador. Esta CC se corta a un voltaje constante de alta frecuencia que permite que el tamaño del transformador se reduzca drásticamente y permite una fuente de alimentación mucho más pequeña. Las desventajas de este tipo de suministro son que todos los transformadores tienen que ser hechos a medida y la complejidad del suministro de energía no se presta a aplicaciones de baja producción o económicas de baja potencia. Consulte este enlace para Sepa todo sobre SMPS .
Fuente de alimentación conmutada (SMPS)
Sistema de alimentación ininterrumpida (UPS)
El UPS es una fuente de energía de respaldo que, en el caso de un corte de energía o fluctuaciones, deja suficiente tiempo para un apagado ordenado del sistema o para que se encienda un generador de respaldo. El SAI generalmente consta de un banco de baterías recargables y circuitos de acondicionamiento y detección de energía. Además, lea sobre el diagrama de circuito de UPS y los diferentes tipos, consulte este enlace para leer más sobre Diagrama de circuito del UPS y funcionamiento .
Sistema de alimentación ininterrumpida (UPS)
Fuente de alimentación DC
Una fuente de alimentación de CC es aquella que proporciona un voltaje de CC constante a su carga. Según su plan, una fuente de alimentación de CC puede controlarse desde una fuente de CC o desde una fuente de CA como la red eléctrica.
Fuente de alimentación DC
Se trata de diferentes tipos de fuentes de alimentación que incluyen fuentes de alimentación lineales, fuente de alimentación de modo de conmutación, fuente de alimentación ininterrumpida. Además, para implementar la electrónica y proyectos eléctricos o cualquier información sobre los tipos de fuente de alimentación no dude en dar sus comentarios para dar sus sugerencias, comentarios en la sección de comentarios a continuación.
