Treinamento sobre o funcionamento de fontes chaveadas

Tipos de fontes de alimentação
As fontes de alimentação podem ser construídas com duas
tecnologias: linear ou chaveada.
As fontes de alimentação lineares pegam os 127 V ou 220 V da
rede elétrica e, com ajuda de um transformador, reduzem esta
tensão para, por exemplo, 12 V. Esta tensão reduzida, que ainda é
alternada, passa então por um circuito de retificação que é feito
por uma série de diodos, transformando esta tensão alternada em
tensão pulsante. O próximo passo é a filtragem, que é feito por
um capacitor eletrolítico que transforma esta tensão pulsante em
quase contínua. Como a tensão contínua obtida após o capacitor
oscila um pouco (esta oscilação é chamada ripple), um estágio de
regulação de tensão pode ser necessário, feito por um diodo
zener ou por um circuito integrado regulador de tensão. Após
este estágio a saída é realmente contínua.
Formas de onda em uma fonte de
alimentação linear
Como é implementada a fonte
linear?
Esquema de uma fonte linear
Embora fontes de alimentação lineares trabalhem muito bem
para aplicações que exigem pouca potência – telefones sem fio e
consoles de videogames são duas aplicações que podemos citar –,
quando uma alta potência é requerida, fontes de alimentação
lineares podem ser literalmente muito grandes para a tarefa.
O tamanho do transformador e a capacitância (e o tamanho) do
capacitor eletrolítico são inversamente proporcionais à
freqüência de entrada da tensão alternada: quanto menor a
freqüência da tensão alternada maior o tamanho dos
componentes e vice-versa. Como fontes de alimentação lineares
ainda usam os 60 Hz (ou 50 Hz, dependendo do país) da
freqüência da rede elétrica – que é uma freqüência muito baixa –,
o transformador e o capacitor são muito grandes.
Além disso, quanto maior a corrente (ou seja, a potência) exigida
pelo circuito, maior é o transformador da fonte de alimentação ->
muito caro e pesado!.
Fontes chaveadas – porque?
Uma fonte chaveada (em língua inglesa switched-mode power supply
(SMPS)), é uma unidade de fonte de alimentação eletrônica que
incorpora um regulador chaveado, ou seja; um circuito controlador
interno que chaveia a corrente, ligando e desligando rapidamente, de
forma a manter uma tensão de saída estabilizada. Reguladores
chaveados são utilizados para substituição de reguladores lineares mais
simples, quando uma eficiência maior, menor tamanho e maior leveza
são requeridos.
As fontes chaveadas podem ser classificadas de acordo com a forma de
onda da tensão de entrada e de saída conforme segue:
Entrada CA, saída CC: retificador
Entrada CC, saída CC: conversor de tensão, ou conversor de corrente ou
conversor CC/CC
Entrada CA, saída CA: Conversor de freqüência, cicloconversor
Entrada CC, saída CA: inversor
Sendo que CA e CC correspondem, respectivamente, às abreviações de
corrente alternada e corrente contínua.
Formas de onda envolvidas
Topologias mais comuns em fontes
chaveadas
Alguns tipos de arquitetura de
fontes chaveadas
Alguns tipos de arquitetura de
fontes chaveadas
Filtro de entrada
Retificadores
Transistores de chaveamento
Transformador de ferrite
Diodos retificadores do secundário
Desacoplamento Galvânico
Por definição, acoplamento galvânico implica na
passagem de eletricidade de um ponto a outro. Nas
fontes chaveadas deve haver isolação entre o circuito
primário (o que vai ligado eletricamente à rede
elétrica) e o secundário (o que vai entrar em contato
eventual com o usuário). Como a regulação da tensão
no secundário ocorre por interação com o
funcionamento das chaves no primário, é necessário
transmitir algum tipo de informação entre o primário e
o secundário. Isto é feito usualmente ou pelo emprego
de um opto acoplador ou por meio de um segundo
transformador.
Componentes do Circuito de
realimentação
Opto Acopladores
Circuito integrado TL494
Construção física dos equipamentos
Construção física dos equipamentos
Construção física dos equipamentos
Componentes críticos, que devem
ser analisados
Transformador (es)
Opto-acoplador
Resistores de descarga eletrostática
Capacitores de filtro para ruído
Fusível
Placa de circuito impresso (tracking index)
Exemplo de defeito - Curto circuito
no primário
FIM