Diferencia entre SMP y fuente de alimentación lineal
Diferencia de claves: SMPS vs Fuente de alimentación lineal
La mayoría de los dispositivos electrónicos y eléctricos requieren voltaje de CC para funcionar. Estos dispositivos, especialmente los dispositivos electrónicos con circuitos integrados, deben suministrarse con un voltaje de CC confiable y sin distorsión para que funcionen sin mal funcionamiento o quemado. El propósito de una fuente de alimentación de CC es suministrar un voltaje de CC limpio a estos dispositivos. Las fuentes de alimentación de CC se clasifican en modo lineal y conmutado, que son las topologías involucradas para convertir el suministro de la red de CA en DC suave. La fuente de alimentación lineal utiliza un transformador para reducir directamente el voltaje de la red de CA en un nivel deseado mientras SMPS convierte AC a CC usando un dispositivo de conmutación que ayuda a obtener un valor promedio del nivel de voltaje deseado. Esta es la diferencia clave entre los SMP y la fuente de alimentación lineal.
CONTENIDO
1. Descripción general y diferencia de claves
2. ¿Qué es la fuente de alimentación lineal?
3. Que es SMPS
4. Comparación lado a lado: SMPS vs Fuente de alimentación lineal en forma tabular
5. Resumen
¿Qué es una fuente de alimentación lineal??
En una fuente de alimentación lineal, el voltaje de CA de la red se convierte en un voltaje más bajo directamente mediante un transformador reducido. Este transformador tiene que manejar una gran potencia, ya que funciona a la frecuencia de la red de CA 50/60Hz. Por lo tanto, este transformador es voluminoso y grande, lo que hace que la fuente de alimentación sea pesada y grande.
Luego se rectifica y se filtra el voltaje de descomposición para obtener el voltaje de CC requerido para la salida. Dado que el voltaje en este nivel se somete a variar según las distorsiones del voltaje de entrada, se realiza una regulación de voltaje antes de la salida. El regulador de voltaje en una fuente de alimentación lineal es un regulador lineal, que generalmente es un dispositivo semiconductor que actúa como una resistencia variable. El valor de resistencia de salida cambia con el requisito de potencia de salida, haciendo que el voltaje de salida constante. Por lo tanto, el regulador de voltaje funciona como un dispositivo de disipación de potencia. La mayoría de las veces, disipa el exceso de potencia para que el voltaje constante. Por lo tanto, el regulador de voltaje debe tener grandes disipadores de calor. Como resultado, los suministros lineales se vuelven mucho más pesados. Además, como resultado de la disipación de potencia por el regulador de voltaje como calor, la eficiencia de una fuente de alimentación lineal cae hasta aproximadamente un 60%.
Sin embargo, los suministros de alimentación lineal no producen ruido eléctrico en el voltaje de salida. Proporciona aislamiento entre la salida y la entrada debido al transformador. Por lo tanto, los suministros de energía lineales se utilizan para aplicaciones de alta frecuencia, como dispositivos de radiofrecuencia, aplicaciones de audio, pruebas de laboratorio que requieren suministro sin ruido, procesamiento de señales y amplificadores.
Figura 01: Fuente de alimentación con un regulador de voltaje lineal
Que es SMPS?
SMPS (Fuente de alimentación del modo conmutado) funciona en un dispositivo de transistor de conmutación. Al principio, la entrada de CA se convierte en voltaje de CC por un rectificador, sin reducir el voltaje, a diferencia de una fuente de alimentación lineal. Luego, el voltaje de CC sufre una conmutación de alta frecuencia, típicamente por un transistor MOSFET. Es decir, el voltaje a través del MOSFET se enciende y apaga mediante la señal de la puerta MOSFET, generalmente una señal modulada por el ancho de pulso de aproximadamente 50 kHz (bloqueo de helicóptero/inversor). Después de esta operación de corte, la forma de onda se convierte en una señal de CC pulsada. Después de eso, se utiliza un transformador de paso hacia abajo para reducir el voltaje de la señal de CC pulsada de alta frecuencia al nivel deseado. Finalmente, se usan un rectificador de salida y un filtro para recuperar el voltaje de CC de salida de salida.
Figura 02: Diagrama de bloques de un SMPS
La regulación de voltaje en SMPS se realiza a través de un circuito de retroalimentación que monitorea el voltaje de salida. Si el requisito de energía de la carga es alto, el voltaje de salida tiende a aumentar. Este incremento es detectado por el circuito de retroalimentación del regulador y se utiliza para controlar la relación de activación de la señal PWM. Por lo tanto, el voltaje de señal promedio cambia. Como resultado, el voltaje de salida se controla para mantener constante.
El transformador reducido utilizado en el SMPS funciona a una alta frecuencia; Por lo tanto, el volumen y el peso del transformador son mucho menores que los de una fuente de alimentación lineal. Esta se convierte en una razón importante para que un SMPS sea mucho más pequeño y más ligero que su contraparte de tipo lineal. Además, la regulación de voltaje se realiza sin disipar el exceso de potencia como la pérdida de sh ohmic o el calor. La eficiencia de los SMP es tan alta como 85-90%.
Al mismo tiempo, un SMPS genera ruido de alta frecuencia debido a la operación de conmutación del MOSFET. Este ruido se puede reflejar en el voltaje de salida; Sin embargo, en algunos modelos avanzados y costosos, este ruido de salida se mitiga hasta cierto punto. Además, la conmutación también crea interferencia electromagnética y de radiofrecuencia. Por lo tanto, se requiere usar filtros de blindaje de RF y EMI en SMPSS. Por lo tanto, los SMP no son aplicaciones adecuadas de audio y radiofrecuencia. Menos equipos sensibles al ruido, como cargadores de teléfonos móviles, motores de DC, aplicaciones de alta potencia, etc. se puede usar con SMPSS. Su diseño más ligero y más pequeño hace que sea conveniente ser utilizado como dispositivos portátiles también.
¿Cuál es la diferencia entre SMP y la fuente de alimentación lineal??
SMPS vs Fuente de alimentación lineal | |
| SMPS rectifica directamente el CA de la red sin reducir el voltaje. Luego, la DC convertida se cambia en alta frecuencia para un transformador más pequeño para reducirlo al nivel de voltaje deseado. Finalmente, la señal de CA de alta frecuencia se rectifica al voltaje de salida de CC. | La fuente de alimentación lineal reduce el voltaje al valor deseado al principio por un transformador más grande. Después de eso, el CA se rectifica y se filtra para hacer el voltaje de CC de salida de salida. |
| Regulacion de voltaje | |
| La regulación de voltaje se realiza controlando la frecuencia de conmutación. El voltaje de salida es monitoreado por el circuito de retroalimentación y la variación del voltaje se usa para el control de frecuencia. | El voltaje de CC rectificado y filtrado se somete a una resistencia de salida de un divisor de voltaje para hacer el voltaje de salida. Esta resistencia se puede controlar por un circuito de retroalimentación que monitorea la variación de voltaje de salida. |
| Eficiencia | |
| La generación de calor en SMPS es relativamente baja ya que el transistor de conmutación funciona en las regiones de corte y inanición. El pequeño tamaño del transformador de salida también hace que la pérdida de calor sea pequeña. Por lo tanto, la eficiencia es mayor (85-90%). | El exceso de potencia se disipa como calor para hacer constante el voltaje en una fuente de alimentación lineal. Además, el transformador de entrada es mucho más voluminoso; Por lo tanto, las pérdidas de transformadores son más altas. Por lo tanto, la eficiencia de una fuente de alimentación lineal es tan baja como el 60%. |
| Construir | |
| El tamaño del transformador de un SMP no necesita ser grande, ya que funciona en alta frecuencia. Por lo tanto, el peso del transformador también será menor. Como resultado, el tamaño, así como el peso de un SMPS es mucho más bajo que una fuente de alimentación lineal. | Las fuentes de alimentación lineales son mucho más voluminales ya que el transformador de entrada debe ser grande debido a la baja frecuencia en la que opera. A medida que se genera más calor en un regulador de voltaje, los disipadores de calor también deben usarse. |
| Distorsiones de ruido y voltaje | |
| SMPS genera un ruido de alta frecuencia debido a la conmutación. Esto pasa al voltaje de salida, así como a la red de entrada a veces. La distorsión armónica en la potencia de la red también podría ser posible en SMPSS. | Las fuentes de alimentación lineal no producen ruido en el voltaje de salida. La distorsión armónica es mucho menor que la de SMPSS. |
| Aplicaciones | |
| Los SMP se pueden usar como dispositivos portátiles debido a la pequeña compilación. Pero a medida que genera un ruido de alta frecuencia, los SMPS no se pueden utilizar para aplicaciones sensibles al ruido como RF y aplicaciones de audio. | Las fuentes de alimentación lineales son mucho más grandes y no se pueden usar para dispositivos portátiles. Dado que no generan ruido y el voltaje de salida también está limpio, se utilizan para la mayoría de las pruebas eléctricas y electrónicas en laboratorios. |
Resumen - SMPS vs Fuente de alimentación lineal
SMPS y suministros lineales son dos tipos de fuentes de alimentación de CC en uso. La diferencia clave entre los SMP y la fuente de alimentación lineal son las topologías utilizadas para la regulación de voltaje y el voltaje. Mientras que la fuente de alimentación lineal convierte el CA en bajo voltaje al principio, SMPS primero rectifica y filtra el AC de la red y luego cambia a un AC de alta frecuencia antes de bajar. Dado que el peso y el tamaño del transformador aumentan a medida que disminuye la frecuencia de funcionamiento, el transformador de entrada de las suministros lineales es mucho más pesado y mayor a diferencia de los SMPS. Además, a medida que la regulación de voltaje se realiza con la disipación de calor a través de las resistencias, los suministros de energía lineal deben tener disipadores de calor que los hacen aún más pesados. El regulador de SMPSS controla la frecuencia de conmutación para controlar el voltaje de salida. Por lo tanto, los SMP son de menor tamaño y más ligeros en peso. Como la generación de calor en SMP es menor, su eficiencia también es mayor.
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Referencia:
1. "Suministros y reguladores lineales."Noticias de reparación y tecnología electrónica. norte.pag., norte.d. Web. Disponible aquí. 14 de junio de 2017.
2. "Fuente de alimentación del modo conmutado."Wikipedia. Fundación Wikimedia, 17 de mayo de 2017. Web. Disponible aquí. 14 de junio de 2017.
Imagen de cortesía:
1. "Fuente de alimentación con regulador de voltaje lineal" por Cli - Trabajo propio, dominio público) a través de Commons Wikimedia
2. "Diagrama de bloques SMPS" de IE en English Wikipedia - Transferido desde EN.Wikipedia a Commons por Dcirovic., Dominio público) a través de Commons Wikimedia
