O princípio de funcionamento da fonte de alimentação comutada

A principal vantagem comutação de fontes de alimentação em relação aos lineares (sem comutação) é que a conversão de energia pode ser realizada com alta eficiência e em um formato pequeno. Isso ocorre porque a dissipação de energia no transistor chaveador é mínima. Isto, por sua vez, permite uma saída de corrente mais alta em tensões mais baixas do que os reguladores lineares.

Além da maior eficiência energética, as fontes chaveadas são mais resistentes às variações de entrada do que suas contrapartes lineares. Isso ocorre porque eles têm a capacidade de aumentar ou diminuir a tensão de saída para regular a corrente de saída para atender aos requisitos de carga.

Esses suprimentos são usados ​​em eletrodomésticos, como computadores e televisores, mas também podem ser encontrados em ambientes industriais. Em ambientes industriais, eles são usados ​​para distribuição de energia em massa em baixa tensão CC e itens de equipamento individuais podem ter conversores de modo chaveado para converter entre diferentes tensões.

O processo de transformação de corrente alternada em corrente contínua começa com um sinal de entrada CA, que é retificado e filtrado. Isto é fornecido a uma seção de comutação central da fonte de alimentação, que por sua vez fornece a saída para um circuito de controle. O circuito de controle então fornece a tensão desejada para a saída.

Esta tensão é então regulada pelo elemento de comutação, usando modulação por largura de pulso (PWM). O processo PWM produz algum ruído de alta frequência, mas permite que fontes de alimentação chaveadas sejam altamente eficientes e de tamanho pequeno.

Outro benefício importante das fontes de alimentação chaveadas é que elas podem ser projetadas para atender aos regulamentos sobre harmônicos. Isso ocorre porque eles podem usar um circuito adicional para filtrar esses harmônicos indesejados.

Um exemplo comum é o conversor buck-boost. É um tipo simples de conversor não isolado que utiliza um indutor e uma chave ativa.

Ele pode ser aumentado ou diminuído para produzir a tensão de saída necessária, variando o ciclo de trabalho dos transistores chaveadores. Este tipo de conversor pode ser integrado mais facilmente do que um transformador porque apenas um indutor é necessário e pode reduzir as tensões para um grau de eficiência muito mais alto do que um transformador.

Esses conversores podem ser otimizados ainda mais para aumentar sua eficiência, reduzindo a resistência dos transistores de comutação e usando um circuito de correção de fator de potência ativo. As fontes de alimentação chaveadas mais avançadas podem ter níveis de eficiência de até 96%.

Além disso, as fontes de alimentação chaveadas podem ser projetadas para lidar melhor com variações de temperatura do que suas contrapartes lineares. Isso ocorre porque o efeito pelicular (quantidade de resistência causada por mudanças na área de superfície do condutor) pode ser ignorado em baixas frequências, mas pode causar uma grande perda de energia em altas frequências.

Isso significa que fontes de alimentação com um bom projeto serão capazes de regular a tensão sem causar distorções significativas em qualquer carga. Eles também terão circuitos de segurança para garantir que a tensão de saída não seja afetada por condições de sobrecarga ou outros fatores ambientais.