UPS

1. Fuentes de alimentación
Power supply

2. Objetivos de Aprendizaje
Comprender los principios básicos de funcionamiento de las fuentes de
alimentación conmutadas y lineales
Evaluar las ventajas y desventajas de cada tipo de fuente de alimentación
en función de los requisitos específicos de una aplicación.
Analizar y comparar diferentes diseños y topologías de fuentes de
alimentación conmutadas y lineales.

3. Fuentes de
alimentación
Una fuente de alimentación es un
dispositivo utilizado para alimentar los
circuitos de los aparatos electrónicos,
como pueden ser, televisiones,
computadoras, impresoras, el cargador
de tu celular, etc.
Existen diferentes tipos de fuentes de
alimentación ya sea fijas o variables, o
también pueden clasificarse por su tipo
de funcionamiento. Cada con sus
características, ventajas y desventajas.
• Lineales
• Conmutadas.

4. Fuentes de
alimentación lineales
Este tipo de fuentes tienen la característica
de ser simples ya que principalmente
cuentan con cuatro componentes
esenciales.

5. Fuentes de alimentación
lineales
El transformador se encarga de modificar el voltaje
de entrada a un voltaje con mayor o menor
amplitud en su salida, dependiendo el tipo de
fuente a utilizar. Estos dispositivos solo pueden
trabajar con voltaje alterno y es uno de los
elementos principales dentro de una fuente de
alimentación.
El rectificador está construido por un puente de
diodos, el cual recibe el voltaje del transformador y
se encarga de convertirlo en voltaje de corriente
directa.

6. Fuentes de alimentación
lineales
El filtro se encarga de disminuir la variación de
voltaje, a través de capacitores. Con este filtrado
se genera un fenómeno llamado efecto rizo.
El regulador se encarga de recibir la señal
proveniente del filtro para que en la salida se
obtenga un voltaje continuo sin importar las
variaciones de voltaje dependiendo el regulador
es el voltaje de salida.

7. Fuentes de alimentación
conmutadas

8. Fuentes de alimentación
conmutadas
Estas fuentes también se les conoce como Switching
debido a su principio de funcionamiento, ya que se
basa en la conmutación de un transistor. Las fuentes
de alimentación conmutadas se desarrollaron para
solucionar los problemas de disipación térmica que
tienen las lineales.
Estos dispositivos cuentan con circuitos complejos y
su composición varia mucho. Para poder entender
su funcionamiento de este tipo de fuentes se dividen
en bloques funcionales como son: Rectificación y
filtrado, conmutación, rectificación y filtrado
secundario y controlador.

9. Rectificación y filtrado
En este bloque se rectifica y filtra el voltaje
de corriente alterna convirtiéndolo en una
señal continua y pulsante.

10. Conmutación
Se encarga de convertir la señal pulsante en
una onda cuadrada, la cual es introducida a
un transformador. En este bloque existen
diferentes tipos de configuraciones como
son: Buck, Boost, Buck-Boost.

11. Rectificación y filtrado secundario:
Se vuelve a rectificar y filtrar la salida del bloque anterior,
para poder entregar un señal continua mas lineal.

12. Controlador
Se encargar de controlar la oscilación de la etapa de
conmutación. Este bloque se compone de un oscilador de
frecuencia fija, Un voltaje de referencia, un comparador de
voltaje y un modulador de ancho de pulso (PWM). El
modulador recibe el pulse del oscilador y modifica su ciclo
según la señal que envía el comparador. Este comparador
examina el voltaje de salida de la rectificaron secundaria con el
voltaje de referencia.
El bloque encargado de controlar la oscilación en una fuente
de alimentación conmutada consta de varios componentes.
Estos componentes trabajan juntos para mantener la
frecuencia de conmutación constante y controlar la cantidad
de energía que se envía a la salida.

13. Vista por dentro de una
fuente conmutada
A - Puente rectificador
B - Filtro de entrada, con su
Condensador.
Entre B y C: Disipador de los
transistores de alta tensión
C - Transformador
Entre C y D: Disipador de los
transistores de baja tensión
D - Filtro inductivo de salida, con su
bobina o Inductor
E - Condensadores del filtro de salida

14. Lo bueno de alimentaciónes conmutadas
• Eficiencia: Las fuentes de alimentación conmutadas son generalmente más eficientes que las fuentes
lineales, lo que significa que desperdician menos energía y generan menos calor.
• Tamaño y peso reducido: Las fuentes de alimentación conmutadas son más compactas y livianas en
comparación con las fuentes lineales, lo que las hace ideales para aplicaciones donde el espacio es
limitado.
• Mayor rango de voltaje y corriente de salida: Las fuentes de alimentación conmutadas pueden
proporcionar diferentes voltajes y corrientes de salida, lo que las hace más versátiles para adaptarse a
diversas aplicaciones.
• Mayor frecuencia de conmutación: La alta frecuencia de conmutación permite un diseño más compacto y
una mayor capacidad de respuesta ante cambios en la carga.

15. Lo malo de alimentación conmutadas
• Interferencias electromagnéticas (EMI): Debido a la alta frecuencia de conmutación, las fuentes de
alimentación conmutadas pueden generar interferencias electromagnéticas que pueden afectar a otros
dispositivos cercanos si no se toman las precauciones adecuadas.
• Mayor complejidad de diseño: Las fuentes de alimentación conmutadas requieren un diseño más
complejo en comparación con las fuentes lineales, lo que puede resultar en una mayor dificultad de
reparación y mantenimiento.
• Mayor nivel de ruido: En algunas aplicaciones sensibles al ruido, como equipos de audio de alta fidelidad,
las fuentes de alimentación conmutadas pueden generar un nivel de ruido más alto en la salida.

16. Lo bueno de alimentación lineales
• Regulación de voltaje más precisa: Las fuentes de alimentación lineales tienden a tener una mejor
regulación de voltaje, lo que significa que pueden mantener un voltaje de salida más estable incluso
frente a cambios en la carga.
• Menor nivel de ruido: En general, las fuentes de alimentación lineales producen menos ruido eléctrico en
comparación con las fuentes conmutadas, lo que las hace adecuadas para aplicaciones sensibles al ruido,
como equipos de audio de alta calidad.
• Simplicidad de diseño: Las fuentes de alimentación lineales son más simples en términos de diseño y, en
algunos casos, pueden ser más fáciles de reparar y mantener.

17. Lo malo de alimentación lineales
• Menor eficiencia: Las fuentes de alimentación lineales son menos eficientes en comparación con las
fuentes conmutadas, lo que significa que desperdician más energía en forma de calor.
• Tamaño y peso mayores: Las fuentes de alimentación lineales tienden a ser más grandes y pesadas en
comparación con las fuentes conmutadas, lo que puede ser una limitación en aplicaciones donde el
espacio es limitado.
• Menor rango de voltaje y corriente de salida: Las fuentes de alimentación lineales pueden tener un rango
de voltaje y corriente de salida más limitado en comparación con las fuentes conmutadas, lo que puede
restringir su uso en ciertos casos.
• Costo: En algunas aplicaciones específicas, las fuentes de alimentación lineales pueden ser más costosas
de fabricar y adquirir, especialmente cuando se requiere una alta precisión en la regulación de voltaje y
un bajo nivel de ruido.

18. Fallas en fuentes de alimentación
conmutadas
No hay salida de voltaje:
Comportamiento: La fuente de alimentación no produce ningún voltaje de salida cuando se conecta.
Solución: Posibles causas y soluciones incluyen:
• Verificar el fusible: Si el fusible está fundido, reemplazarlo por uno nuevo del mismo tipo y valor.
• Verificar los componentes de entrada: Revisar los condensadores de entrada y resistencias para
detectar posibles daños o fallas. Reemplazar los componentes defectuosos.
• Revisar el circuito primario: Verificar los componentes principales del circuito primario, como el
interruptor MOSFET y el transformador, para asegurarse de que funcionen correctamente.
Reemplazar los componentes defectuosos.
• Verificar el circuito secundario: Revisar los diodos rectificadores, los condensadores de filtro y
otros componentes del circuito secundario. Reemplazar los componentes defectuosos.

19. Fallas en fuentes de alimentación
conmutadas
Sobrecalentamiento excesivo:
Comportamiento: La fuente de alimentación se calienta demasiado durante su funcionamiento normal.
Solución: Posibles causas y soluciones incluyen:
• Verificar la carga: Asegurarse de que la carga conectada a la fuente de alimentación esté dentro de los límites
especificados. Si la carga excede la capacidad de la fuente de alimentación, puede ser necesario utilizar una fuente
de mayor potencia.
• Verificar el ventilador de enfriamiento: Si la fuente de alimentación está equipada con un ventilador, verificar si está
funcionando correctamente. Reemplazar el ventilador si está defectuoso.
• Revisar los disipadores de calor: Verificar que los disipadores de calor estén limpios y en contacto adecuado con los
componentes que generan calor, como el MOSFET y los diodos. Aplicar pasta térmica si es necesario.
• Revisar los componentes de potencia: Verificar si los componentes de potencia, como el MOSFET o el transistor de
conmutación, están funcionando correctamente. Reemplazar los componentes defectuosos.

20. Fallas en fuentes de
alimentación conmutadas
Ruido o interferencia en la salida:
Comportamiento: La fuente de alimentación produce ruido o
interferencia en la señal de salida.
Solución: Posibles causas y soluciones incluyen:
• Verificar los condensadores de filtro: Revisar los
condensadores de filtro en el circuito de salida. Si están
dañados o defectuosos, reemplazarlos por nuevos.
• Revisar la configuración de la tierra: Asegurarse de que la
conexión a tierra esté correctamente configurada y que no
haya bucles de tierra o conexiones defectuosas.
• Verificar la calidad de los cables y conexiones: Utilizar cables
de buena calidad y asegurarse de que las conexiones estén
bien apretadas y sin interferencias.
• Agregar filtros de EMI: Si el ruido es causado por
interferencias electromagnéticas, se pueden agregar filtros
de EMI en la entrada y salida de la fuente de alimentación.