El principio básico de la fuente de alimentación conmutada PWM
El principio básico de la fuente de alimentación conmutada PWM
Aunque las fuentes de alimentación conmutadas moduladas por ancho de pulso (PWM) existen desde hace mucho tiempo, no fueron ampliamente aceptadas ni utilizadas hasta mediados de la década de 1970. Las fuentes de alimentación conmutadas tienen muchas ventajas sobre las fuentes de alimentación lineales. Para la misma capacidad de potencia, las fuentes de alimentación conmutadas son más eficientes y más pequeñas que las fuentes de alimentación lineales, pero el diseño es más complejo y la interferencia electromagnética (EMI) es más grave.
Hay dos enfoques para el diseño actual de las fuentes de alimentación conmutadas. El diseño de la fuente de alimentación conmutada CC/CC integrada (entrada de CC, salida de CC) puede referirse directamente al manual de datos del fabricante de semiconductores y puede obtener componentes estándar de otros fabricantes, pero si existen requisitos especiales, debe diseñarse por el usuario, y el diseño es mucho más difícil.
Este libro está cuidadosamente organizado para dividir el vasto proceso de diseño de una fuente de alimentación conmutada común en partes más comprensibles. La primera parte se explica en términos de "ingeniero no energético". Para el método de diseño generalmente aceptado, aquí se utiliza la fórmula de diseño correspondiente. El propósito de esta sección es permitir a los lectores elegir el mejor método de diseño que satisfaga sus necesidades y usar los parámetros específicos de su sistema para hacer un subcircuito que se pueda conectar a un diseño de sistema de energía más grande. La secuencia de diseños se organiza de acuerdo con los pasos de diseño habituales de los expertos en energía experimentados. Estos pasos de diseño demostraron resolver problemas antes de que surgieran.
El proceso de trabajo de una fuente de alimentación conmutada es bastante fácil de entender. A diferencia de las fuentes de alimentación lineales, que permiten que el transistor de potencia funcione en modo lineal, las fuentes de alimentación de conmutación PWM permiten que el transistor de potencia funcione en los estados de encendido y apagado y de juicio. En ambos estados, el producto voltioamperio agregado al transistor de potencia siempre es pequeño (en encendido y apagado, la corriente es baja y alta; apagado, alto voltaje, baja corriente). El producto voltio-amperio en un dispositivo de potencia son todas las pérdidas generadas en un dispositivo semiconductor de potencia.
En comparación con la fuente de alimentación lineal, el proceso de trabajo más efectivo de la fuente de alimentación conmutada PWM es a través del "chopper", es decir, el voltaje de CC de entrada en la amplitud del voltaje del pulso es igual a la amplitud del voltaje de entrada para lograr. El ciclo de trabajo del pulso está regulado por el controlador de la fuente de alimentación conmutada. Una vez que el voltaje de entrada se divide en ondas cuadradas de CA, la amplitud de la base se puede aumentar o disminuir a través del transformador. El número de grupos de tensión de salida se puede aumentar aumentando el número de devanados secundarios del transformador. Finalmente, las formas de onda de CA se rectifican y filtran para obtener el voltaje de salida de CC.
El propósito principal del controlador es mantener estable el voltaje de salida y su proceso de trabajo es muy similar a la forma lineal del controlador. Esto significa que los bloques funcionales, las referencias de voltaje y los amplificadores de error del controlador se pueden diseñar para que sean idénticos a los reguladores lineales. Se diferencian en que la salida del amplificador de error (voltaje de error) pasa a través de una unidad de conversión de voltaje/ancho de pulso antes de accionar el tubo de potencia.
Las fuentes de alimentación conmutadas tienen dos modos principales de funcionamiento: conversión directa y conversión de refuerzo. Aunque el diseño de cada parte es muy diferente, el proceso de trabajo es muy diferente y cada uno tiene sus ventajas en situaciones de aplicación específicas.
