¿Qué es una fuente de alimentación conmutada de formato caja o enclosed type?
Antes de dar una definición, es necesario explicar que es una fuente de alimentación. Una fuente de alimentación es un dispositivo eléctrico que convierte la electricidad de la red eléctrica en la electricidad que necesita un aparato electrónico para funcionar.
La electricidad de la red eléctrica es corriente alterna (CA), mientras que la mayoría de los aparatos electrónicos necesitan corriente continua (CC). La fuente de alimentación convierte la CA en CC, y también puede reducir o aumentar el voltaje de la CC. En base a la forma de convertir la energía tenemos dos tipos diferentes de fuentes de alimentación o fuentes de suministro de energía eléctrica:
Fuentes de alimentación lineales
- Proporciona una salida de voltaje que es una función lineal de la entrada.
- Generalmente, es más simple y hace menos ruido, pero puede ser menos eficiente en términos de conversión de energía.
Fuentes de alimentación conmutadas
- Realiza la conversión de energía de manera más eficiente mediante la conmutación rápida de dispositivos electrónicos.
- Puede ser más compacta y ligera en comparación con las fuentes lineales.
- Se utiliza comúnmente en dispositivos electrónicos modernos debido a su eficiencia energética.
La fuente de alimentación conmutada de formato caja o "enclosed type" (en inglés) se refiere a una fuente de alimentación eléctrica que está contenida dentro de una carcasa o caja y realiza la conversión de energía conmutando rápidamente componentes electrónicos. Esta carcasa tiene la función de proteger los componentes internos y proporcionar un entorno seguro tanto para el funcionamiento interno como para la interacción externa.
Algunas características y aspectos clave de las fuentes de alimentación de formato caja son:
- Carcasa protectora: Las fuentes de alimentación de formato caja están encapsuladas en una carcasa que puede estar hecha de plástico o metal. Protege los componentes electrónicos internos de daños mecánicos, polvo y otros contaminantes.
- Seguridad: La armadura no sólo proporciona protección mecánica, sino que también contribuye a la seguridad eléctrica. Ayuda a prevenir el acceso accidental a partes peligrosas y a minimizar los riesgos eléctricos.
- Montaje y conexión: Estas fuentes de alimentación suelen tener orificios de montaje para facilitar la instalación en diversos dispositivos o equipos. Además, la carcasa puede incluir conectores o terminales para una fácil conexión eléctrica.
- Aplicaciones variadas: Debido a su diseño versátil y seguro, las fuentes de alimentación de formato caja se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, como electrónica de consumo, sistemas de comunicación, equipos médicos, sistemas industriales, entre otros.
- Enfriamiento y disipación de calor: La carcasa también puede contribuir al sistema de enfriamiento y disipación de calor, ayudando a mantener una temperatura interna adecuada para el funcionamiento eficiente y confiable. Su diseño con un cerramiento de rejilla permite hacer desvanecer el calor de los componentes del interior por convección, pero además a menudo se incluyen también ventiladores que extraen el calor del interior para garantizar una mayor durabilidad.
- Dimensiones estándar: Muchas fuentes de alimentación de formato caja siguen dimensiones y estándares comunes, lo que facilita su integración en diseños estándar y la sustitución en aplicaciones existentes.
- Protecciones y características adicionales: Estas fuentes de alimentación a menudo incluyen protecciones adicionales, como protección contra sobrecarga, cortocircuito y sobretensión, para garantizar la seguridad del equipo conectado.
En resumen, una fuente de alimentación conmutada de formato caja o enclosed type ofrece un paquete completo y protegido que es fácil de integrar en diversas aplicaciones. Su diseño cerrado y seguro la hace adecuada para una amplia gama de entornos y requisitos de aplicación. Una fuente de alimentación de formato caja es un tipo de fuente de alimentación estándar.
Ventajas e inconvenientes de fuentes de alimentación conmutadas y fuentes de alimentación lineales
Las fuentes de alimentación lineales y conmutadas son dos tecnologías diferentes y se utilizan para convertir la energía eléctrica de una forma a otra. Aquí hay algunas diferencias clave:
Eficiencia Energética
- Lineal: Tiende a ser menos eficiente en comparación con las conmutadas, especialmente cuando la diferencia entre el voltaje de entrada y salida es considerable.
- Conmutada: Utiliza tecnologías avanzadas que permiten una mayor eficiencia energética, especialmente en aplicaciones donde hay una gran diferencia entre el voltaje de entrada y salida.
Tamaño y Peso
- Lineal: Tiende a ser más grande y pesada debido a su diseño y a la disipación de calor que requiere.
- Conmutada: Puede ser más compacta y liviana, lo que la hace adecuada para aplicaciones donde el espacio es crítico.
Calentamiento
- Lineal: Genera más calor, ya que regula el voltaje disipando el exceso de energía como calor.
- Conmutada: Genera menos calor en condiciones de carga baja o moderada debido a su mayor eficiencia.
Coste
- Lineal: Para pequeñas potencias, pueden o solían ser más económicas en términos de costo inicial, pero pueden resultar más costosas en términos de operación debido a su menor eficiencia energética. Conforme aumenta la potencia a suministrar aumenta considerablemente el tamaño y el precio del transformador.
- Conmutada: Puede tener un costo inicial más alto, pero a menudo resulta más rentable a largo plazo debido a su eficiencia energética.
En la actualidad, debido al auge o proliferación de las fuentes de alimentación conmutadas y al encarecimiento de las materias primas, el precio del transformador es un factor muy importante a tener en cuenta. Conforme aumenta la potencia se requiere un transformador más grande y por tanto más costoso. En este sentido, este efecto es mucho más desfavorable para las fuentes lineales que transforman la energía a una frecuencia de 50 o 60 Hz. Las fuentes de alimentación conmutadas transforman el voltaje a frecuencias más elevadas lo que resulta finalmente en un transformador mucho más pequeño y que por tanto es más económico.
Pero no todo el coste es debido al transformador, ya que una fuente de alimentación conmutada requiere un diseño más complejo y la calidad de los componentes electrónicos como los condensadores electrolíticos es fundamental. A menudo es el factor de calidad que diferencia una fuentes conmutadas de otras.
Ruido Electromagnético (EMI)
- Lineal: Produce menos interferencia electromagnética, lo que puede ser crucial en aplicaciones sensibles.
- Conmutada: Puede generar más ruido electromagnético debido a la conmutación rápida de alta frecuencia.
Regulación de Voltaje
- Lineal: Proporciona una regulación de voltaje más precisa y estable, siendo adecuada para aplicaciones sensibles a la precisión del voltaje.
- Conmutada: Puede tener fluctuaciones en la salida de voltaje, aunque estas son generalmente aceptables para muchas aplicaciones.
Respuesta Dinámica
- Lineal: Suelen tener una mejor respuesta dinámica ante cambios bruscos en la carga.
- Conmutada: Puede tener una respuesta más rápida y eficiente a cambios en la carga.
Aplicaciones
- Lineal: A menudo se utiliza en aplicaciones que requieren una salida de voltaje muy estable y con menos preocupación por el tamaño y la eficiencia, como en sistemas de audio de alta fidelidad o equipos de laboratorio.
- Conmutada: Se utiliza ampliamente en aplicaciones donde la eficiencia, el tamaño y el peso son críticos, como en dispositivos electrónicos portátiles y fuentes de alimentación de ordenadores.
La elección entre una fuente de alimentación lineal y una fuente de alimentación conmutada depende de las necesidades específicas de la aplicación y de los compromisos aceptables en términos de costo, tamaño, eficiencia y rendimiento.
Rango de voltaje de entrada de una fuente de alimentación conmutada de tipo caja
El rango de voltaje de entrada de una fuente de alimentación conmutada de formato caja - que es el mismo que el de otro tipo de fuente conmutada - puede variar según el diseño y la aplicación específica de la fuente de alimentación. Sin embargo, suelen diseñarse para aceptar un rango de voltaje de entrada más amplio en comparación con las fuentes de alimentación lineales. Esto proporciona flexibilidad y permite que funcione en diferentes regiones del mundo, donde los estándares de voltaje pueden variar.
En términos generales, el rango de voltaje de entrada podría abarcar desde unos pocos voltios hasta varios cientos de voltios, dependiendo de la aplicación y el diseño específicos.
Aquí os dejamos algunos ejemplos de rangos típicos de voltaje de entrada para fuentes de alimentación conmutadas:
- Voltaje de entrada: 100-240 VCA (voltios de corriente alterna).
- Este rango es común en fuentes de alimentación utilizadas en dispositivos electrónicos de consumo, como cargadores de teléfonos móviles y equipos electrónicos para el hogar.
- Aplicaciones industriales
- Voltaje de entrada: 85-264 VCA.
- Las fuentes de alimentación conmutadas para aplicaciones industriales a menudo tienen un rango más amplio para adaptarse a diversas condiciones de suministro eléctrico.
- Aplicaciones de telecomunicaciones
- Voltaje de entrada: 36-72 VCC (voltios de corriente continua).
- Algunas fuentes están diseñadas para operar en sistemas de telecomunicaciones, donde el suministro de energía puede ser proporcionado por baterías o sistemas de respaldo de CC. Pero, en este caso, al tratarse de un dispositivo que transforma CC a CC, no la llamamos fuente de alimentación si no más bien convertidor DC/DC o CC/CC.
- Aplicaciones Específicas
- En aplicaciones más especializadas, como sistemas de energía renovable o aplicaciones médicas, el rango de voltaje de entrada puede variar significativamente según los requisitos específicos de la aplicación. Al igual que el anterior caso, si fuera un dispositivo que transformara CC a CC no la llamaríamos fuente de alimentación si no más bien convertidor CC/CC o DC/DC. Aunque en ambos casos la función es suministrar energía.