Fuente de alimentación de laboratorio: conmutada o lineal, ¿cuál elegir? Dispositivo, circuitos y su comparación. Fuente de alimentación conmutada o lineal: ¿cuál elegir? Fuente de alimentación lineal externa

Fuente de alimentación conmutada o lineal. Fondo

Probablemente no sea ningún secreto que la mayoría de los especialistas, los radioaficionados y los compradores de fuentes de alimentación simplemente con conocimientos técnicos desconfían de cambiar las fuentes de alimentación y prefieren las lineales.

La razón es simple y clara. La reputación de las fuentes de alimentación conmutadas se vio seriamente socavada en los años 80, durante la época de averías masivas de los televisores en color nacionales y de los equipos de vídeo importados de baja calidad equipados con las primeras fuentes de alimentación conmutadas.

¿Qué tenemos hoy? Casi todos los televisores, equipos de vídeo, electrodomésticos y ordenadores modernos utilizan legumbresbloquesnutrición. Cada vez hay menos áreas de aplicación de fuentes lineales (analógicas, paramétricas). Hoy en día, difícilmente se puede encontrar una fuente de alimentación lineal en los equipos domésticos. Pero el estereotipo persiste. Y esto no es conservadurismo: a pesar del rápido progreso de la electrónica, la superación de los estereotipos se produce muy lentamente.

Intentemos observar objetivamente la situación actual e intentar cambiar la opinión de los expertos. Consideremos las fuentes de alimentación conmutadas "estereotipadas" e inherentes. Desventajas: complejidad, falta de fiabilidad, interferencia.

Bloque de potencia de impulso. Estereotipo "complejidad"

Sí, fuentes de alimentación conmutadas complejos, más precisamente, más difíciles que los analógicos, pero mucho más simples que una computadora o un televisor. No es necesario comprender sus circuitos, del mismo modo que no es necesario comprender los circuitos de un televisor en color. Déjalo en manos de los profesionales. Allí no hay nada complicado para los profesionales.

Bloque de potencia de impulso. Estereotipo de "falta de fiabilidad"

La base elemental de una fuente de alimentación conmutada no se detiene. Los equipos modernos utilizados en las fuentes de alimentación conmutadas nos permiten hoy decir con seguridad: la falta de fiabilidad es un mito. Básicamente, la confiabilidad de una fuente de alimentación conmutada, como cualquier otro equipo, depende de la calidad del elemento base utilizado. Cuanto más cara sea la fuente de alimentación conmutada, más cara será la base del elemento que contiene. La alta integración permite la implementación de una gran cantidad de protecciones integradas, que a veces no están disponibles en fuentes lineales.

Bloque de potencia de impulso. Estereotipo de "interferencia"

¿Cuáles son las ventajas de una fuente de alimentación conmutada?

Bloqueo de potencia de impulso. Alta eficiencia

La alta eficiencia (hasta el 98%) de la fuente de alimentación conmutada está asociada con la peculiaridad del diseño del circuito. Las principales pérdidas en una fuente analógica son el transformador de red y el estabilizador analógico (regulador). La fuente de alimentación conmutada no tiene ni lo uno ni lo otro. En lugar de un transformador de red, se utiliza un transformador de alta frecuencia y, en lugar de un estabilizador, se utiliza un elemento clave. Dado que los elementos clave están encendidos o apagados la mayor parte del tiempo, la pérdida de energía en una fuente de alimentación conmutada es mínima. La eficiencia de una fuente analógica puede rondar el 50%, es decir, la mitad de su energía (y su dinero) se destina a calentar el aire circundante, es decir, se va por el desagüe.

Bloque de potencia de impulso. peso ligero

La fuente de alimentación conmutada tiene menos peso debido a que al aumentar la frecuencia es posible utilizar transformadores más pequeños con la misma potencia transmitida. La masa de una fuente de alimentación conmutada es varias veces menor que la de una analógica.

Bloque de potencia de impulso. Costo más bajo

La demanda crea oferta. Gracias a la producción en masa de una base de elementos unificada y al desarrollo de transistores clave de alta potencia, hoy tenemos precios bajos para la base de energía de las fuentes de alimentación conmutadas. Cuanto mayor sea la potencia de salida, más barata será la fuente en comparación con el coste de una fuente lineal similar. Además, los componentes principales de una fuente analógica (cobre, transformador de hierro, radiadores de aluminio) son cada vez más caros.

Bloque de potencia de impulso. Fiabilidad

Has oído bien, fiabilidad. Hoy en día, las fuentes de alimentación conmutadas son más confiables que las lineales debido a la presencia en las fuentes de alimentación modernas de circuitos de protección integrados contra diversas situaciones imprevistas, por ejemplo, cortocircuitos, sobrecargas, sobretensiones e inversión de circuitos de salida. Una alta eficiencia conduce a una menor pérdida de calor, lo que a su vez provoca un menor sobrecalentamiento de la base del elemento de fuente de alimentación conmutada, lo que también es un indicador de confiabilidad.

Bloque de potencia de impulso. Requisitos de tensión de red

Probablemente conozca de primera mano lo que sucede en las redes eléctricas domésticas. 220 voltios en un tomacorriente es más raro que lo normal. Y las fuentes de alimentación conmutadas permiten una amplia gama de voltajes de suministro, inalcanzables para las lineales. El umbral inferior típico de la tensión de red para una fuente de alimentación conmutada es de 90...110 V; cualquier fuente analógica a este voltaje, en el mejor de los casos, se “ondulará” o simplemente se apagará.

Entonces, ¿pulso o lineal? La elección es suya en cualquier caso, sólo queríamos ayudarle a analizar objetivamente el cambio de fuentes de alimentación y tomar la decisión correcta. No olvide que una fuente de calidad es una fuente fabricada profesionalmente con componentes de alta calidad. Y la calidad es siempre un precio. El queso gratis sólo está en una ratonera. Sin embargo, la última frase se aplica igualmente a cualquier fuente, tanto pulsada como analógica.

¿Qué fuente de alimentación elegir: conmutada o lineal?

Por supuesto, la elección es tuya, ¡pero queremos compartir contigo información interesante y útil!

La mayoría de los especialistas técnicos y compradores con experiencia desconfiarán de cambiar las fuentes de alimentación; en los años 80, la reputación se vio seriamente socavada, lo que comenzó con fallas masivas en los televisores en color nacionales y los equipos de video importados equipados con una fuente de alimentación conmutada.

¿Y con qué terminamos? Casi todos los electrodomésticos, equipos de video, televisores, computadoras están equipados con fuentes de alimentación conmutadas y eso es todo, menos se ve el uso de fuentes de alimentación lineales. Determinemos las ventajas, confiabilidad y desventajas de cambiar las fuentes de alimentación.

¿Cuál es la supuesta complejidad de cambiar las fuentes de alimentación? El hecho es que son más complejos que sus contrapartes, pero más simples que una computadora y un televisor. Y, por supuesto, no creo que sea necesario que entiendas esto, deja que los profesionales lo hagan.

¿Determinemos la confiabilidad de los bloques de pulsos? La modernización constante de la base de elementos de una fuente de alimentación conmutada y de los equipos modernos no es fiable. Pero sería más correcto decir que la fiabilidad de una fuente de alimentación conmutada radica y depende del uso correcto del elemento base. La integración le permite implementar una gran cantidad de protecciones integradas, que no están disponibles en fuentes lineales.

Las fuentes de alimentación conmutadas, por supuesto, son más confiables que las lineales debido a la presencia en las fuentes de alimentación modernas de circuitos de protección incorporados contra diversas situaciones, por ejemplo, contra sobrecargas, sobretensiones, cortocircuitos e inversión de polaridad de los circuitos de salida. Y la alta eficiencia garantiza una menor pérdida de calor, lo que a su vez resulta en un menor sobrecalentamiento de la base del elemento de alimentación conmutada, lo cual es un indicador de confiabilidad.

Eficiencia de la fuente de alimentación conmutada. La eficiencia es el coeficiente de eficiencia; la designación de este parámetro determina la eficiencia con la que la fuente de alimentación puede convertir energía en componentes. La medida es en porcentaje, y cuanto mayor sea el 100%, mayor será la eficiencia. La eficiencia en las fuentes de alimentación conmutadas es alta, hasta el 98%. En una fuente de alimentación analógica, las principales pérdidas son un transformador y un estabilizador analógico, que no está presente en las fuentes de alimentación conmutadas, en lugar de un transformador de red, se utiliza un transformador de alta frecuencia y, en lugar de un estabilizador, se utiliza un elemento clave; usado. Y mientras los elementos clave estén encendidos o apagados la mayor parte del tiempo, las pérdidas de energía en la unidad de impulsos son mínimas. La eficiencia de una fuente de alimentación analógica de aproximadamente el 50% simplemente se gasta en calentar el aire circundante, en general, se pierde.

La masa de una fuente de alimentación conmutada es mucho menor que la de una analógica. Y el peso ligero de la fuente de alimentación conmutada se debe al hecho de que al aumentar la frecuencia es posible utilizar transformadores más pequeños con la misma potencia transmitida.

Y gracias a la producción en masa de una base de elementos unificada y al desarrollo de transistores clave de alta potencia, hoy tenemos precios bajos para la base de energía de las fuentes de alimentación conmutadas. Cuanto mayor sea la potencia de salida, más baratos serán los costos de la fuente de alimentación conmutada en comparación con una fuente de alimentación lineal similar.

¿Cuáles son los requisitos de voltaje de red para fuentes de alimentación conmutadas? Para nosotros, como saben, 220 voltios en un tomacorriente es probablemente una rareza de lo normal. Las fuentes de alimentación conmutadas permiten una amplia gama de tensiones de alimentación, lo que no se puede decir de las unidades lineales.

Entonces, ¿dónde parar a la hora de elegir una fuente de alimentación? Creo que tomará la decisión correcta y esperamos que el artículo le haya resultado útil e interesante. ¡Confíe en los profesionales y elija una fuente de alimentación de alta calidad, fabricada a partir de componentes de alta calidad!

Puede familiarizarse con fuentes de alimentación de fabricantes conocidos.

Las fuentes de alimentación secundarias son una parte integral del diseño de cualquier dispositivo radioelectrónico. Están diseñados para convertir la tensión alterna o continua de la red o de la batería en la tensión continua o alterna necesaria para el funcionamiento del dispositivo; estas son fuentes de alimentación;

tipos

Las fuentes de alimentación no solo pueden incluirse en el circuito de cualquier dispositivo, sino que también pueden fabricarse como una unidad separada e incluso ocupar talleres completos de suministro de energía.

Existen varios requisitos para las fuentes de alimentación. Entre ellos: alta eficiencia, tensión de salida de alta calidad, presencia de protección, compatibilidad con la red, reducido tamaño y peso, etc.

Las tareas de la fuente de alimentación pueden incluir:

• Transferencia de energía eléctrica con un mínimo de pérdidas;
• Transformación de un tipo de estrés en otro;
• Formación de una frecuencia diferente de la frecuencia de la fuente de corriente;
• Cambio en el valor del voltaje;
• Estabilización. La fuente de alimentación debe generar corriente y voltaje estables. Estos parámetros no deben exceder ni caer por debajo de un límite determinado;
• Protección contra cortocircuitos y otras fallas en el suministro de energía que podrían provocar la avería del dispositivo que suministra la energía;
• Aislamiento galvánico. Método de protección contra el flujo de corrientes de compensación y otras. Estas corrientes pueden dañar los equipos y herir a las personas.

Pero a menudo las fuentes de alimentación de los electrodomésticos solo tienen dos tareas: convertir la tensión eléctrica alterna en tensión continua y convertir la frecuencia de la corriente principal.

Entre las fuentes de alimentación, dos tipos son los más comunes. Se diferencian en el diseño. Se trata de fuentes de alimentación lineales (transformadoras) y conmutadas.

Fuentes de alimentación lineales

Inicialmente, las fuentes de alimentación se fabricaban únicamente de esta forma. El voltaje en ellos se convierte mediante un transformador de potencia. reduce la amplitud del armónico sinusoidal, que luego se rectifica mediante un puente de diodos (hay circuitos con un diodo). convertir la corriente en pulsante. Y luego la corriente pulsante se suaviza mediante un filtro en el condensador. Al final, la corriente se estabiliza usando .

Para comprender simplemente lo que está sucediendo, imagine una onda sinusoidal: así es exactamente la forma del voltaje que ingresa a nuestra fuente de alimentación. El transformador parece aplanar esta onda sinusoidal. El puente de diodos lo corta horizontalmente por la mitad y eleva la parte inferior de la onda sinusoidal. El resultado es una tensión constante, pero aún pulsante. El filtro del condensador termina el trabajo y “presiona” esta onda sinusoidal hasta tal punto que se obtiene una línea casi recta, y esto es corriente continua. Algo como esto, quizás demasiado simple y crudo, puede describir el funcionamiento de una fuente de alimentación lineal.

Pros y contras de las fuentes de alimentación lineales

Las ventajas incluyen la simplicidad del dispositivo, su confiabilidad y la ausencia de interferencias de alta frecuencia, a diferencia de sus análogos pulsados.

Las desventajas incluyen el gran peso y tamaño, que aumentan en proporción a la potencia del dispositivo. Además, los triodos que se encuentran al final del circuito y estabilizan el voltaje reducen la eficiencia del dispositivo. Cuanto más estable sea el voltaje, mayores serán sus pérdidas en la salida.

Fuentes de alimentación conmutadas

Las fuentes de alimentación conmutadas de este diseño aparecieron en los años 60 del siglo pasado. Funcionan según el principio del inversor. Es decir, no solo convierten voltaje continuo en voltaje alterno, sino que también cambian su valor. El voltaje de la red que ingresa al dispositivo es rectificado mediante el rectificador de entrada. Luego, los condensadores de entrada suavizan la amplitud. Se obtienen pulsos rectangulares de alta frecuencia con una determinada repetición y duración del pulso.

El recorrido posterior de los impulsos depende del diseño de la fuente de alimentación:

• En unidades con aislamiento galvánico, el pulso ingresa al transformador.
• En una fuente de alimentación sin desacoplamiento, el pulso va directamente al filtro de salida, que corta las bajas frecuencias.

Fuente de alimentación conmutada con aislamiento galvánico.

Los pulsos de alta frecuencia de los condensadores ingresan a un transformador, que separa un circuito eléctrico de otro. Ésta es la esencia. Debido a la alta frecuencia de la señal, aumenta la eficiencia del transformador. Esto permite reducir la masa del transformador y sus dimensiones en fuentes de alimentación pulsadas y, en consecuencia, de todo el dispositivo. Como núcleo se utilizan compuestos ferromagnéticos. Esto también permite reducir el tamaño del dispositivo.

Este tipo de diseño implica convertir la corriente en tres etapas:

1. Modulador de ancho de pulso;
2. Etapa de transistores;
3. Transformador de impulsos.

¿Qué es un modulador de ancho de pulso?

Este convertidor también se denomina controlador PWM. Su tarea es cambiar el tiempo durante el cual se dará un pulso rectangular. cambia el tiempo durante el cual el pulso permanece encendido. Cambia la hora en la que no se da el pulso. Pero la frecuencia de alimentación sigue siendo la misma.

¿Cómo se estabiliza el voltaje en las fuentes de alimentación conmutadas?

Todas las fuentes de alimentación por impulsos implementan un tipo de realimentación en el que, utilizando parte de la tensión de salida, se compensa la influencia de la tensión de entrada en el sistema. Esto permite estabilizar los cambios aleatorios de voltaje de entrada y salida.

En sistemas con aislamiento galvánico, se utilizan para crear retroalimentación negativa. En una fuente de alimentación sin desacoplamiento, la retroalimentación se realiza mediante un divisor de tensión.

Pros y contras de cambiar las fuentes de alimentación

Las ventajas incluyen menor peso y tamaño. Alta eficiencia debido a la reducción de pérdidas asociadas con los procesos de transición en circuitos eléctricos. Precio más bajo en comparación con las fuentes de alimentación lineales. Posibilidad de utilizar las mismas fuentes de alimentación en diferentes países del mundo, donde los parámetros de la red eléctrica difieren entre sí. Disponibilidad de protección contra cortocircuitos.

Las desventajas de las fuentes de alimentación conmutadas son su incapacidad para funcionar con cargas demasiado altas o demasiado bajas. No apto para ciertos tipos de dispositivos de precisión ya que crean interferencias de radio.

Solicitud

Las fuentes de alimentación lineales están siendo reemplazadas activamente por sus contrapartes conmutadas. Ahora las fuentes de alimentación lineales se pueden encontrar en lavadoras, hornos microondas y sistemas de calefacción.

Las fuentes de alimentación conmutadas se utilizan en casi todas partes: en equipos informáticos y televisores, en equipos médicos, en la mayoría de los electrodomésticos y en equipos de oficina.

Recientemente, se revisó una fuente de alimentación de laboratorio para 1 canal y algunas personas preguntaron en los comentarios: ¿es posible conectarla en serie o en paralelo?
¡Poder! Porque En mis reseñas hubo quienes no entendieron qué era un transceptor de telégrafo y una fuente de alimentación pasiva de 48 V, luego les explicaré.
Esta es una fuente de alimentación de laboratorio para soldaduras de nivel 80. No lo necesitas.
¡¡CHOQUE!!1 Esta fuente de alimentación la compré con mi propio dinero.

Se compró en 2009 en Ebay alemán, pero ya no está. Cuesta unos 180 euros o algo así. Aquí está el fabricante de este modelo.
Hay modelos similares a la venta del mismo fabricante.

En general, mi historia comenzó con las baterías en la era soviética. Teníamos una tienda de prendas de punto al final del bloque Khrushchev de nuestra plaza y allí había baterías, especialmente las cuadradas. Los viejos soldadores deberían saber lo escasos que eran y que no existían simples soportes separados para las baterías redondas, que no eran tan escasas pero que eran inutilizables debido a la imposibilidad de conectar un cable.

Luego, en los libros encontré diagramas de fuentes de alimentación simples y ajustables en un transformador de sonido o cuadros de televisores. Pero estos esquemas simples no proporcionaron estabilización, porque El transformador no tenía reserva de energía y la tensión cayó. Así que una noche monté un buen circuito usando un transformador de un amplificador. Es cierto que su protección contra cortocircuitos no funcionó bien y el transistor aún así se rompió.

Luego utilicé una fuente de alimentación AT, resistió un cortocircuito, pero los cables no se cerraron una vez, sino que se cerraron muchas veces y rápidamente, lo que no fue suficiente para activar la protección y los transistores volvieron a salir volando. Luego utilicé una fuente de alimentación más sencilla y decidí que finalmente necesitaba comprar una fuente de alimentación buena, adecuada, con protección y estabilización y que fuera bipolar.

Les presento una obra maestra de la construcción de fuentes de alimentación chinas: 3 canales con protección (limitación) de corriente, regulación de corriente, conexión en serie o en paralelo de 2 canales y un tercer canal de 5v/1a.

¿Por qué esta fuente de alimentación es genial en comparación con otras chinas?
- Alta eficiencia debido a la conmutación de los devanados secundarios al ajustar el voltaje de salida. En la entrada del regulador, el voltaje excede la salida en varios voltios, y el máximo no se suministra constantemente a 35-40 con una corriente de 3-5 A, lo que convertiría una fuente de alimentación lineal en una estufa.

Por transistor para corriente de salida de 1A. Por lo general, en fuentes de alimentación baratas hay 1 transistor para 2-3A y un radiador pasivo, lo que provoca la falla de este mismo transistor durante un cortocircuito, porque Una corriente pulsada intermitente fluye a través de él durante múltiples cortocircuitos, lo que en realidad provocó una avería en mis fuentes de alimentación caseras.
Aquellos. No es el cortocircuito en sí lo que da miedo, sino la corriente máxima intermitente.
Aquí esta corriente se distribuye uniformemente entre los transistores.

Refrigeración activa con interruptor térmico en el radiador.
Gracias a la conmutación de los devanados secundarios, no se genera mucho calor en los transistores, como ocurre en las fuentes de alimentación baratas.

La capacidad de conectarse en serie y obtener hasta 60 V, o en paralelo y obtener 6-10 A, dependiendo de la modificación de la fuente de alimentación. Habrá un enlace separado sobre la modificación al final.

Transformadores realmente potentes del tamaño adecuado. El peso total de la fuente de alimentación es de unos 11 kg.

Cada canal tiene su propio transformador y tablero de control.