Diseño de una fuente regulada por conmutación

Abstract

Todo sistema electrónico en alguna parte de su diseño plantea la necesidad de contar con una fuente de energía para el funcionamiento de sus dispositivos activos; además de esto esa fuente de energía debe cumplir con ciertas características para asegurar una operación dentro de determinados límites de reliabilidad. En casi la universalidad de los sistemas la energía deberá ser entregada al sistema como un voltaje continuo, problema que se solucionó con el diseño de fuentes reguladas utilizando medios disipativos como transistores serie o paralelo. Con el advenimiento de los artefactos espaciales, cuya fuente primaria de energía es la luz solar, y la automatización de los procesos industriales que requieren el acondicionamiento de la potencia a distintos niveles ha sido necesario enea rar el diseño de reguladores de voltaje mucho más eficientes en potencia que los antiguos serie y paralelo entre los cuales el más eficiente es la serie y que en condiciones óptimas solo permite obtener niveles de eficiencia máxima de 50%. La necesidad de que la Ingeniería afronte ya este problema, se hace más imperiosa cuando por un la­do los recientes estudios (14) de transporte de potencia eléctrica hacen prever que la futura distribución de energía no sería en el modo alterno sino en el modo continuo, y por el otro lado, cada vez es más patente la presencia de la creciente "escasez" de energía. El presente trabajo tiene como finalidad el diseñar una fuente regulada por conmutación cuya aplicación sería el de una fuente general de laboratorio destinada a alimentar principalmente circuitos de alto consumo de potencia como la etapa de salida de un transmisor, un circuito de electrónica industrial o cualquier circuito prototipo de bajo consumo. Y se realiza este trabajo con el fin de dar una respuesta al reto que nos plantea la baja eficiencia de los reguladores convencionales. A pesar de que los reguladores por conmutación permiten construir fuentes que son varias veces más eficientes y de no mucho mayor costo que los reguladores serie muchos diseñadores evitan su uso por considerarlas ruidosas. Esta opinión es muy explicable en aquellos reguladores que utilizan rectificadores controlados de silicio los cuales efectivamente son de alta figura de ruido que los hacen prácticamente inútiles para alimentar un sistema de comunicaciones, por ejemplo. Pero el otro grupo que usa un tran­sistor serie como elemento conmutador supera largamente estos inconvenientes, pues la tecnología actual ha permitido la construcción de transistores de conmutación de bajo ruido. Para dar una mejor idea del porqué de este trabajo a continuación se da una lista de las ventajas que ofrece esta regulación.