Fuente conmutada 5V 2A

¿Qué es?

Fuente conmutada 5V 2A es un dispositivo electrónico comúnmente llamado fuente de alimentación, fuente de poder o fuente conmutada. En electrónica se define como el instrumento que transforma corriente alterna en corriente continua en una o varias salidas.

¿Para qué sirve?

Fuente conmutada 5V 2A transforma la energía eléctrica de VCA a VCD puede alimentar a diferentes dispositivos electrónicos por ejemplo: motor de CD, leds, tarjetas o módulos Arduino, sensores, actuadores, amplificadores, circuitos integrados, etc.

¿Cómo funciona?

Se debe conectar a la red eléctrica para que pueda convertir el voltaje de corriente alterna a un voltaje  de corriente directa, mediante diferentes etapas.
Básicamente son las siguientes :

Al conectarse a la red eléctrica de 127 a 220 VCA

1.-Etapa de  rectificación: (por medio de diodos).

Convierte  la señal de voltaje  de corriente alterna a voltaje  de corriente directa pulsante positiva. A diferencia  de la fuente  linea  aquí no se ha puesto el transformador.

Al igual que una fuente lineal  se colocan capacitores   después de la etapa de rectificación.

2.-Etapa de filtros:(por medio de capacitores electrolíticos).

Estos capacitores disminuyen el rizo de la señal rectificada, hay que tomar en cuenta que los capacitores electrolíticos soportan alto voltaje  alrededor de 320 volts pico. Por ellos es que se observan capacitores  algo grandes en las fuentes conmutadas.

3.-Etapa de conmutación “de aquí el nombre de fuentes conmutadas”:(por medio de un transistor MOSFET)

Este transistor funciona como un interruptor que cierra y abre muy rápido aproximadamente con una frecuencia entre 20KHz a 100KHz por segundo  y se encarga de dar paso al alto voltaje  que viene de la etapa anterior.

Es bien sabido que este tipo de  transistor MOSFET  puede conmutar a altas frecuencias y a altos voltajes.

4.-Etapa de Reducción  de voltaje:(Por medio de un trasformador).

Reduce el voltaje a uno que ya es mas adecuado para trabajar, así como volver la señal alterna nuevamente. A diferencia de una fuente lineal, aquí  el transformador es más pequeño y trabaja a frecuencias mayores de 50/60Hz, esto gracias a la etapa anterior, reduce costos, peso y tamaño de la fuente.

5.-Etapa de rectificación y filtro:

Convierte el voltaje alterno a voltaje de corriente directa por medio de diodos, capacitores y bobinas. Este ya es el voltaje que se ocupa en las cargas.

6.- Etapa de control:

Esta enlazada a la salida de la etapa anterior por medio de un optoacoplador y conectada también  a la etapa de conmutación  por  medio de un circuito integrado que genera PWM (modulación por ancho de pulsos). Esta etapa monitorea la salida, si la carga que se tiene a la salida demanda mucha o poca  corriente, por medio de la etapa de control ordena al CI que genera el PWM mas o menos  tiempo de activación al transistor Mosfet de la  etapa de conmutación, esto para que  entregue la energía  requerida por la carga, haciendo que estas fuentes sean eficientes  en el consumo de energía.

¿Cómo funciona una fuente de alimentación conmutada?

Para entender el funcionamiento de una fuente conmutada, debemos separarla en bloques, y analizarlos paso a paso.

De momento vamos a resumirlos, para ir profundizando en los siguientes bloques. Existen muchos tipos distintos de fuentes, y sería imposible explicar los detalles de cada uno.

Por eso, he creído que lo más conveniente es centrarnos en los sistemas más comunes.

Las fuentes de alimentación conmutadas (o fuentes de poder conmutadas), también conocidas como SMPS (switch mode power supply)

• Filtro  de compatibilidad electromagnética *EMC: Su función es absorber los problemas eléctricos de la red, como ruidos, armónicos, transitorios, etc. También evita que la propia fuente envíe interferencias a la red.
• Puente rectificador: Solo deja pasar la corriente en un sentido, de modo que convierte la corriente alterna en corriente pulsante, es decir que oscila igual que la corriente alterna, aunque únicamente en un sentido.
• Corrector del factor de potencia: En determinadas circunstancias, la corriente se desfasa respecto a la tensión, lo que provoca que no se aproveche toda la potencia de la red. Puedes ver una explicación completa en este artículo de Xavi Ventura. El corrector se encarga de solventar este problema.
• Condensador: Amortigua la corriente pulsante para convertirla en corriente continua con un valor estable.
• Transistor: Se encarga de cortar y activar el paso de la corriente. De este modo se convierte a la corriente continua en corriente pulsante.
• Controlador: Activa y desactiva el transistor. Esta parte del circuito suele tener varias funciones, como protección contra cortocircuitos, sobrecargas, sobretensiones. También controla al circuito de corrección del factor de potencia. Además, mide la tensión de salida de la fuente, y modifica la señal entregada al transistor, para regular la tensión y mantener estable la salida.
• Transformador: Reduce la tensión, y además aísla físicamente la entrada de la salida.
• Diodo: Convierte la corriente alterna del transformador a corriente pulsante.
• Filtro: Convierte la corriente pulsante en continua.
• Optoacoplador: Enlaza la salida de la fuente con el circuito de control, pero manteniéndolos físicamente separados.