SMPS

SMPS (Switched Mode Power Supplies): Fuentes conmutadas

Una SMPS, o conmutador, es una fuente de alimentación que utiliza un regulador de conmutación para mantener voltajes de salida estables de una fuente de CA o CC. El regulador de conmutación usa uno o más dispositivos semiconductores, como un transistor de empalme bipolar, un transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconductor (MOSFET) o un transistor bipolar de puerta aislada (IGBT) que alternan entre los estados de encendido y apagado para mantener la regulación de voltaje de salida. Estos dispositivos pueden funcionar con un tiempo de encendido fijo y frecuencia variable o, más comúnmente, con una frecuencia fija y un ciclo de trabajo variable. La alta eficiencia se origina de la baja disipación de potencia del dispositivo de conmutación cuando está en estado "encendido" o "apagado". El dispositivo disipa la potencia solo durante las transiciones entre estados. Además, como la frecuencia de conmutación es generalmente de decenas de kilohercios, los transformadores, inductores y condensadores pueden ser mucho más pequeños, lo que proporciona una alta eficiencia volumétrica.

Topología de la SMPS

La SMPS se puede realizar en una gran variedad de topologías o diseños de circuitos. Hay más de una docena de topologías de uso común (Tabla 1).

Tabla 1: Las 10 topologías de fuentes de alimentación conmutadas más comúnmente utilizadas. (Fuente de datos: Digi-Key Electronics).

Topología flyback

El convertidor flyback es el circuito de SMPS más comúnmente utilizado (Figura 1).

Figura 1: Diagrama funcional de un convertidor flyback que usa un solo interruptor MOSFET y un transformador flyback. (Fuente de la imagen: Digi-Key Electronics).

Figura 2: El funcionamiento de la fuente flyback que muestra las formas de onda principales para cada uno de los dos modos de funcionamiento. (Fuente de la imagen: Digi-Key Electronics).

Ventajas:

Las principales ventajas de una fuente de alimentación de tipo flyback, que la convierten en la más usada, son:

• Aislamiento eléctrico, al usar un transformador que separa los componentes del lado primario y del secundario
• Económica, al ser más simple y usar menor cantidad de componentes que el resto de fuentes aisladas
• Esta configuración sirve tanto para fuentes que aumentan como para las que reducen la tensión
• Puedes encontrarlo en la mayoría de equipos electrónicos, desde cargadores para teléfonos, como en equipos industriales.

Las ventajas de la SMPS se contrarrestan con el potencial de interferencia electromagnética (EMI). Esto se debe a los transitorios de conmutación y se puede mejorar mediante la selección cuidadosa de los componentes, el diseño y el blindaje. Como resultado, las ventajas de las SMPS superan con creces sus inconvenientes, convirtiéndolas en la fuente de alimentación más comúnmente utilizada, quedando las fuentes lineales relegadas a solo las aplicaciones electrónicas más sensibles.

CONTROL DE MODO VOLTAJE

Este modo de control es antiguo, ya que es deficiente.

Ejemplos: codigos de C.I. de controladores PWM de modo voltaje.

UCC15701/2

UCC25701/2

UCC35701/2

TOP221-227

DPA423-426

MIP2E

CONTROL DE MODO CORRIENTE
Este modo de control se utiliza actualmente, y es más eficiente que el control de modo voltaje

Ejemplos: codigos de C.I. de controladores PWM de modo corriente.

UC3842

UC3843

UC3844

UC3845

Este modo de control se diferencia en que éste realiza la medición de corriente mediante la resistencia shunt Rs hacia el pin CS(current sense) del sensado de corriente.

Conclusión

Las fuentes de alimentación conmutadas ofrecen alta eficiencia y pequeño tamaño. Para niveles de potencia por debajo de 150 vatios, las fuentes de topología flyback presentan ventajas de múltiples salidas, bajo recuento de componentes y aislamiento de línea.