SMPS és l’acrònim de la paraula Switch Mode Power Supply. El nom suggereix clarament que el concepte té alguna cosa a veure o totalment amb els impulsos o la commutació dels dispositius emprats. Aprenem com funcionen els adaptadors SMPS per convertir la tensió de la xarxa en una tensió CC més baixa.
Avantatge de la topologia SMPS
En els adaptadors SMPS, la idea és canviar la tensió d’entrada de xarxa al bobinatge primari d’un transformador de manera que es pugui obtenir un voltatge de corrent continu inferior al bobinat secundari del transformador.
Tanmateix, la qüestió és que es pot fer el mateix amb un transformador ordinari, per tant, quina necessitat té una configuració tan complicada quan el funcionament es pot implementar simplement mitjançant transformadors normals?
Bé, el concepte es va desenvolupar precisament per eliminar l'ús de transformadors pesats i voluminosos amb versions molt eficients de Circuits d'alimentació SMPS .
Tot i que el principi de funcionament és bastant similar, els resultats són enormement diferents.
La nostra tensió de xarxa també és una tensió polsant o una corrent altern que normalment s’alimenta al transformador ordinari per a les conversions necessàries, però no podem fer que el transformador sigui més petit fins i tot amb un corrent de fins a 500 mA.
La raó d’això és la freqüència molt baixa que intervenen les entrades de corrent altern.
A 50 Hz o 60 Hz, el valor és tremendament baix per implementar-los en sortides de corrent continu alt mitjançant transformadors més petits.
Això es deu al fet que a mesura que disminueix la freqüència, augmenten les pèrdues de corrent de Foucault amb la magnetització del transformador, cosa que provoca una gran pèrdua de corrent a través de la calor i, posteriorment, tot el procés esdevé molt ineficient.
Per compensar la pèrdua anterior, hi participen nuclis de transformador relativament més grans amb un grau de gruix del fil que fan que tota la unitat sigui pesada i pesada.
Un circuit d’alimentació en mode de commutador tracta aquest problema de manera molt intel·ligent.
Si la freqüència més baixa augmenta les pèrdues de corrent de Foucault, significa que un augment de la freqüència faria tot el contrari.
És a dir, si augmenta la freqüència, el transformador es podria fer molt més petit, però proporcionaria un corrent més alt a les seves sortides.
Això és exactament el que fem amb un Circuit SMPS . Comprenem el funcionament amb els següents punts:
Com funcionen els adaptadors SMPS
En un diagrama del circuit d'alimentació en mode de commutació, l'entrada CA es rectifica i es filtra per produir una magnitud rellevant de CC.
La CC anterior s’aplica a una configuració d’oscil·lador que comprèn un transistor d’alta tensió o un mosfet, equipat amb un bobinatge primari del transformador de ferrita petit ben dimensionat.
El circuit es converteix en un tipus de configuració autooscil·lant que comença a oscil·lar a una freqüència predeterminada establerta per altres components passius com condensadors i resistències.
La freqüència sol superar els 50 Khz.
Aquesta freqüència indueix una tensió i un corrent equivalents al bobinatge secundari del transformador, determinat pel nombre de voltes i el SWG del fil.
A causa de la participació d’altes freqüències, les pèrdues de corrent de Foucault esdevenen insignificantment petites i la sortida de corrent continu d’alta intensitat es pot derivar mitjançant transformadors de nucli de ferrita més petits i bobinatge de fil relativament més prim.
No obstant això, la tensió secundària també estarà a la freqüència primària, per tant es torna a rectificar i filtrar mitjançant un díode de recuperació ràpid i un condensador d’alt valor.
El resultat a la sortida és un baix CC perfectament filtrat, que es pot utilitzar eficaçment per operar qualsevol circuit electrònic.
En les versions modernes de SMPS, s'utilitzen IC de gamma alta en lloc de transistors a l'entrada.
Els circuits integrats estan equipats amb un mosfet d'alta tensió integrat per mantenir oscil·lacions d'alta freqüència i moltes altres funcions de protecció.
Què tenen les proteccions integrades de SMPS
Aquests circuits integrats disposen de circuits de protecció incorporats adequats, com ara protecció contra allaus, protecció contra la calor i protecció contra sobretensió i també una funció de mode de ràfega.
La protecció contra allaus garanteix que l'IC no es faci malbé durant el corrent d'encesa de l'interruptor.
La protecció contra la calor s’assegura que l’IC s’apaga automàticament si el transformador no s’enrotlla correctament i treu més corrent de l’IC fent-lo perillosament calent.
El mode de ràfega és una característica interessant inclosa amb les modernes unitats SMPS.
Aquí, la sortida de CC es retroalimenta a una entrada de detecció del CI. Si per algun motiu, normalment a causa d’un enrotllament secundari incorrecte o d’una selecció de resistències, la tensió de sortida augmenta per sobre d’un determinat valor predeterminat, l’IC tanca la commutació d’entrada i salta la commutació en ràfegues intermitents.
Això ajuda a controlar el voltatge a la sortida i també el corrent a la sortida.
La funció també garanteix que si el voltatge de sortida s’ajusta a algun punt alt i la sortida no es carrega, l’IC canvia al mode de ràfegues assegurant-se que la unitat funciona de manera intermitent fins que la sortida es carrega adequadament, això estalvia energia de la unitat en condicions d'espera o quan la sortida no està operativa.
La retroalimentació de la secció de sortida a l’IC s’implementa a través d’un optoacoblador de manera que la sortida es mantingui ben allunyada de la xarxa d’alimentació d’alta tensió CA, evitant xocs perillosos.
Anterior: Circuits de protecció del motor: sobretensió, sobrecalentament, sobrecorrent Següent: Circuit SMPS simple de 12V, 1A
