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Cómo elegir la fuente de alimentación adecuada?

Power supplyAC/DC converter

Datos de rendimiento del vehículo. El eterno tema entre los vendedores, los propietarios o incluso los amantes de los automóviles. ¿Se está engañando a los consumidores cuando sus coches consumen de 1 a 2 litros más de lo que especifican los datos del fabricante?

El hecho es que los datos recopilados en el laboratorio difieren de los datos recopilados a partir del uso real. ¿Cómo puede ser? Básicamente, todo el mundo debería saber que un coche que se prueba sin peso en su interior en una pista de pruebas determinada tiene un consumo inferior que cuando se conduce cargado con una familia de cuatro personas por la ladera de la montaña más cercana.

En el momento de decidirse a adquirir el coche adecuado, se tienen en cuenta varias circunstancias. ¿Por qué? Por ejemplo, el Porsche 911 es un coche fabuloso, pero no lo utilizaríamos para hacer una expedición por Sudáfrica, donde un todoterreno con tracción en las cuatro ruedas sería la mejor opción.

Seleccionar la fuente de alimentación adecuada es aún más complicado y, en la mayoría de los casos, no depende del presupuesto. ¿Cómo lo hacemos para elegir los componentes adecuados para el suministro de energía?


Análisis de necesidades

El primer paso es definir para qué se necesita la correspondiente fuente de alimentación.

El objetivo clave es llevar la tensión de entrada para la aplicación a un nuevo potencial.

  • ¿Debería repartirse el potencial o no?
  • ¿Qué nivel de fiabilidad deberían tener todo el circuito y la aplicación?
  • ¿Cuál es el producto final?
  • ¿Qué diseño se adapta al espacio del que dispongo? ¿Los demás componentes de la placa influirán en ello?
  • ¿En qué condiciones ambientales se utilizará la aplicación?
  • ¿Cuáles son los rangos de tensión de entrada y salida? ¿Qué rango se requiere en cada intensidad de salida?
  • ¿Qué regulaciones (industriales, ferroviarias o médicas) deben cumplirse?

Probablemente a todos nos gustaría un conversor que cumpla con todos los requisitos necesarios a la vez; es decir, una solución estándar. Sin embargo, a menudo debemos dedicarle más recursos, porque necesitamos algo más que un conversor para satisfacer dichas necesidades o un cableado adicional para alcanzar los valores que requerimos.

Entonces, ¿qué debemos determinar para encontrar una solución?
El primer paso es determinar qué valores de medición necesitamos; con una simple medición podremos realizar fácilmente una evaluación aproximada:

  • tensión e intensidad de entrada
  • salida en el conversor,  en la carga 
  • posibles cambios en la eficiencia


1. ¿Cómo puedo realizar la medición de forma correcta y evitar errores?

Cada medición cambia el estado real del circuito, por lo que cualquier impacto debe reducirse lo máximo posible.

Esto significa que es recomendable realizar una medición de 4 hilos incluso en los casos de «mediciones simples». Medir la intensidad y la tensión con cables de prueba independientes conlleva una reducción del impacto de la resistencia inherente de los cables sobre los valores. No hay que perder nunca de vista el uso final.

Por ejemplo, en un teatro de ópera, puede haber 30 m de cable entre la fuente de alimentación y la carga real. Si la carga necesaria es de 24 V, la fuente necesita una tensión de salida más alta para compensar la pérdida de tensión en el cable.

Esto significa que la medición debe realizarse tanto en la carga como en la fuente. Véase a continuación un ejemplo de una medición clásica de tensión de 4 cables en la fuente.


obr2275_p16a5125f1201.jpg

Imagen 1: medición de tensión de 4 cables en fuente y carga


2.¿Cómo hago frente a la ondulación y el ruido?

Independientemente de la aplicación, la ondulación y el ruido de un conversor de CC/CC podrían presentarse en su área real de funcionamiento (por ejemplo, en un puente de medición), por lo que, como resultado, este aspecto debe tenerse en consideración y evaluarse de forma independiente.

Hablamos de ondulación en un circuito de CA/CC y CC/CC cuando existen perturbaciones irregulares causadas por circuitos internos, mientras que el ruido indica los picos con un retorno periódico, producidos por la transformación de pulsos a la frecuencia de conmutación.

Para determinar los valores reales, el cabezal de la sonda debe estar en contacto directo con: 

  • los pines,
  • el anillo de tierra, 
  • la punta de medición (véase la imagen 2)

Para poder comparar los resultados con los datos de los fabricantes, el ancho de banda del osciloscopio está limitado a 20 MHz, un valor habitual para el trabajo de laboratorio.

obr2275_p18f68d1ddbc8.jpg


Imagen 2: Aplicación correcta de las puntas de medición a un conversor de CC/CC con pines.

Por lo general, el ruido y la ondulación pueden reducirse de forma sencilla con dos condensadores de conmutación en paralelo. Por ejemplo, un condensador de película metálica de 100 nF y un condensador electrolítico de 10 µF. Se debe tener siempre en cuenta que los valores presentados en las hojas de datos pueden verse afectados por otros factores durante el uso final.

La cartera de productos del fabricante suizo Traco Power incluye más de 25 familias de rangos de conversores de CC/CC de 3 vatios, como la serie TVN, con ondulación y ruido ultrabajos, o la serie THM, certificada para aplicaciones médicas, variantes de estructura abierta, o la serie TMR-WIR, aprobada para aplicaciones ferroviarias con tensión de aislamiento de 3000 VCC. En conjunto, una gran oferta de posibilidades.


3. ¿Qué pasa en caso de corriente de pico?

Esta información es importante para garantizar que los componentes en sentido ascendente tengan las dimensiones adecuadas.

  1. La intensidad depende esencialmente de la velocidad de conmutación, por lo que, idealmente, los interruptores de mercurio deben usarse en el laboratorio.
  2. La fuente debe tener la menor resistencia interna posible.
  3. La intensidad se mide con una punta desmagnetizada.

La temperatura ambiente también tiene un gran impacto en la corriente de pico. Por ejemplo, el uso de condensadores electrolíticos depende en gran medida de la temperatura.

obr2275_pb0799aec0592.jpg

Imagen 3: Tensión de pico de un conversor de CC/CC en un estado no activo (frío = temperatura ambiente 25 °C)


El esquema muestra un ejemplo de tensión de pico en una lámpara LED (línea amarilla). La imagen también muestra el patrón de tensión en la lámpara en púrpura. Cabe destacar que el punto en el que se encendió el dispositivo (marcado como T, en naranja) alcanza su valor máximo en aproximadamente 10 A y transcurridos 10 m/s, vuelve de nuevo a 300 mA. Si tiene problemas con una tensión de pico que afecta a un circuito, un termistor (NTC) le puede ser útil.


4. ¿Qué debo tener en cuenta con respecto a la compatibilidad electromagnética? (CEM)

Es importante para la aplicación general. El uso de un conversor de CC/CC con un filtro interno no significa automáticamente que se cumplan los valores especificados para la aplicación. Como sabe, la CEM a menudo puede verse afectada por varios componentes.

En muchos casos, la tensión de salida debe estar conectada a una conexión de tierra de protección por razones de seguridad, lo que puede tener un impacto significativo en la CEM. Sin embargo, el fabricante de la fuente de alimentación puede aconsejarle sobre cómo cumplir los valores de CEM.

La mayoría de los fabricantes de fuentes de alimentación ofrecen ayuda en forma de sugerencias de filtros adecuados en sus sitios web. Por ejemplo, en Traco Power dichos consejos pueden descargarse directamente desde la página del correspondiente dispositivo.

Antes de realizar cualquier evaluación y selección, es importante definir claramente las necesidades, y hay una gran diferencia entre decidir aquello que uno realmente necesita y aquello que uno desea.

Volviendo a los fabricantes de coches a los que nos referíamos, es importante pensar en cómo se pueden tomar las mediciones correctamente y cómo se recopila cada valor de impacto de la medición. Las tiras reactivas y las condiciones de laboratorio se definen en el momento en que se crea un circuito, pero ¿cuáles son las condiciones en las que se utilizará realmente dicho circuito?

El cumplimiento de los requisitos de CEM depende en gran medida del campo de aplicación y de las condiciones de sus requisitos previos, como ocurre con la ondulación y el ruido y la corriente de pico.

Es bien sabido que existen muchos fabricantes, por lo que la calidad y el precio de un producto específico pueden variar enormemente.

Si tiene interés en otros productos de la marca Traco Power, o desea obtener más información, no dude en ponerse en contacto con nosotros en el correo sales@soselectronic.com


Fuente: Florian Haas, Traco Electronic AG.

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