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INTRODUCCIÓN
La fuente de alimentación (Power supply en ingés) es como su nombre indica,
la encargada de suministrar energía eléctrica a los distintos elementos que
componen nuestro sistema informático.
La electricidad que llega hasta nuestros hogares u oficinas es del tipo conocido
como "corriente alterna" y nos es suministrada habitualmente con una tensión
(o voltaje) que suele ser de alrededor de 115 o 230 voltios. Este tipo de
corriente no es en absoluto adecuada para alimentar equipos electrónicos, y
más concretamente dispositivos informáticos, en dónde es necesario trabajar
con "corriente continua" y voltajes mucho más bajos...
Por tanto, este dispositivo es el que se encarga de "reducir" el voltaje (mediante
un transformador) y posteriormente convertir la corriente alterna en continua
(con un puente de diodos) para finalmente filtrarla (mediante condensadores
electrolíticos).
Evidentemente el esquema es mucho más complejo que el comentado, ya que
en su interior se encuentran muchos otros componentes.
FUENTE DE ALIMENTACION
1. CONCEPTO: En electrónica, una fuente de alimentación es un dispositivo
que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una
o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los
distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta
(ordenador, televisor, impresora, router, etc.).
2.
CLASIFICACIÓN:
Las
fuentes
electrónicos,
de
pueden
alimentación,
clasificarse
para
dispositivos
básicamente
como
fuentes de alimentación lineal y conmutada. Las lineales
tienen un diseño relativamente simple, que puede llegar a
ser más complejo cuanto mayor es la corriente que deben
suministrar. Una fuente conmutada, de la misma potencia
que una lineal, será más pequeña y normalmente más
eficiente pero será más compleja y por tanto más
susceptible a averías.
a) FUENTE DE ALIMENTACIÓN LINEAL:
Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro,
regulación y salida. En primer lugar el transformador adapta los niveles de
tensión. El circuito que convierte la corriente alterna en continua se llama
rectificador, después suelen llevar un circuito que disminuye el rizado como
un filtro de condensador. La regulación, o estabilización de la tensión a un
valor establecido, se consigue con un componente denominado regulador
de tensión. La salida puede ser simplemente un condensador. Esta
corriente abarca toda la energía del circuito.
b) FUENTE DE ALIMENTACIÓN CONMUTADA:
Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma energía
eléctrica mediante transistores en conmutación.
Las fuentes conmutadas tienen por esquema: rectificador, conmutador,
transformador, otro rectificador y salida.
La regulación se obtiene con el conmutador, normalmente un circuito PWM
(Pulse Width Modulation) que cambia el ciclo de trabajo. Aquí las funciones
del transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su
posición es diferente. El segundo rectificador convierte la señal alterna
pulsante que llega del transformador en un valor continuo. La salida puede
ser también un filtro de condensador o uno del tipo LC.
Etapas:
1º El circuito rectificador de entrada, que consta de un conversor de alterna
a continua básico (puente de diodos, filtro) y es el encargado de
preparar la tensión al oscilador principal.
2º El circuito oscilador de frecuencia, que transforma los 50hz de la red en
aproximadamente 18.000hz para entregárselos al transformador de
corriente también llamado chopper.
3º El transformador Chopper, un transformador con varios bobinados para
generar las diferentes tensiones de la fuente de alimentación.
4º Un circuito de rectificación por salida de cada bobinado del chopper,
porque si recordamos, la corriente de entrada se rectifica para
entregársela al oscilador de entrada, pero este le vuelve a entregar al
chopper una onda que si bien no es senoidal, es parecida al diente de
sierra con lo que no es válida para su uso sin volver a convertirla en
continua.
5º Estabilizadores de tensión en cada salida para evitar que repercutan en
el equipo las fluctuaciones de la red.
Más
datos
sobre
una
fuente
de
alimentación
conmutada:
http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Fuentes-conmutadas.php
3. FUNCIONAMIENTO: Nos concentraremos en las fuentes de alimentación
lineal, por ser mas practicas en su construcción y funcionamiento, pero con la
desventaja de tener perdidas de energía, aunque esta sea muy baja.
a) TRANSFORMACIÓN:
Este paso es en el que se consigue
reducir la tensión de entrada a la fuente
(220v o 125v) que son los que nos
otorga la red eléctrica. Esta parte del
proceso de transformación, como bien
indica su nombre, se realiza con un
transformador en bobina. La salida de
este proceso generará de 5 a 12 voltios.
b) RECTIFICACIÓN:
La
corriente
que
nos
ofrece
la
compañía eléctrica es alterna, esto
quiere decir, que sufre variaciones en
su línea de tiempo, con variaciones,
nos
referimos
a
variaciones
de
voltajes, por tanto, la tensión es
variable, no siempre es la misma. Lo
que se intenta con esta fase, es pasar
de
corriente
alterna
a
corriente
continua, a través de un componente que se llama puente rectificador. Con
esto se logra que el voltaje no baje de 0 voltios, y siempre se mantenga por
encima de esta cifra.
c) FILTRADO:
Ahora ya, disponemos de corriente
continua,
que
es
lo
que
nos
interesaba, no obstante, aun no nos
sirve
de
nada,
porque
no
es
constante, y no nos serviría para
alimentar a ningún circuito. Lo que
se hace en esta fase de filtrado, es
aplanar al máximo la señal, para que
no hayan oscilaciones, se consigue con uno o varios condensadores, que
retienen la corriente y la dejan pasar lentamente para suavizar la señal, así
se logra el efecto deseado.
d) ESTABILIZACIÓN:
Ya tenemos una señal continua bastante
decente, casi del todo plana, ahora solo nos
falta estabilizarla por completo, para que
cuando aumenta o descienda la señal de
entrada a la fuente, no afecte a la salida de la
misma.
Esto se consigue con un regulador.
3. ESTRUCTURA:
a) CONEXIÓN RED ELÉCTRICA:
Esta formada por el enchufe, bornes o cualquier dispositivo físico, que nos
permite conectar nuestra fuente de alimentación a la red eléctrica.
b) FUSIBLE:
Si nuestra fuente de alimentación tuviera un fallo y se cortocircuitara,
producirá una subida muy fuerte en el consumo de corriente. El fusible es
un dispositivo que cuando la corriente que circula por él es superior a su
corriente nominal se funde interrumpiendo el suministro de corriente.
c) FILTRO DE RED:
Este dispositivo no es estrictamente necesario ya que su función es la de
eliminar las posibles perturbaciones electromagnéticas que puedan llegar a
nuestra fuente de alimentación desde la red eléctrica, pero su uso es
imprescindibles si queremos hacer a nuestro equipo inmune a dichas
interferencias.
d) TRANSFORMADOR:
El transformador es un dispositivo electrónico que nos permite transformar
una tensión alterna de entrada en una tensión alterna de salida de distinto
valor. Consiste en dos bobinas unidas por un núcleo de hierro dulce,
laminado, con pequeñas impurezas, para conseguir mejores características
frente a la conducción del electromagnetismo.
e) RECTIFICADOR:
La mayoría de los circuitos electrónicos utilizan para funcionar corriente
continua (DC), mientras que, como hemos comentado anteriormente, la
tensión que llega y sale del transformador es alterna (AC). Para poder
transformar esta corriente alterna en continua utilizamos un circuito basado
en diodos semiconductores al que denominamos rectificador.
f) FILTRO:
Una vez la señal esta rectificada, obtenemos una forma de onda que no es
precisamente continua. Para poner eliminar la ondulación, y dejar la tensión
lo más continua posible, filtraremos la señal utilizando uno o más
condensadores en paralelo.
g) REGULADOR DE TENSIÓN:
La salida filtrada presenta una pequeña ondulación, para eliminar esta
ondulación y controlar la tensión para que esta no cambie ante variaciones
de corriente en la carga, utilizamos un regulador de tensión. Lo mejor es
utilizar un circuito integrado comercial como es el caso de la serie 78XX o
un Regulador ajustable LM317.