SMPS es la abreviatura de «fuente de alimentación conmutada» (Switched-Mode Power Supply), ampliamente utilizada en aplicaciones de control industrial para alimentar cargas de corriente continua. Es capaz de convertir de forma eficaz la tensión de corriente alterna (CA) en tensión de corriente continua (CC).
Las fuentes de alimentación conmutadas son una de las Los 10 componentes más utilizados en la automatización industrial, que suministra energía a diversos dispositivos, como los PLC, los sensores de temperatura, sensores de proximidad, cortinas ópticas de seguridad, luces indicadoras, transmisores de temperatura, válvulas solenoides, controladores de temperatura, relés de estado sólido y varias tiras de luces LED.
En esta entrada de blog, aprenderá:
- ¿Qué es una SMPS?
- Cómo funciona.
- ¿Qué cargas puede transportar?
- Tipos de SMPS.
- Guía de selección de fuentes de alimentación con conmutación (SMPS).
Ahora profundicemos un poco más.
¿Qué es una SMPS?
En resumen, una fuente de alimentación conmutada (SMPS) es un convertidor de tensión que transforma la tensión de corriente alterna (CA) en un valor fijo de tensión de corriente continua (CC). Por lo tanto, los adaptadores de ordenador portátil, los cargadores de teléfono móvil y los controladores LED pueden considerarse fuentes de alimentación conmutadas.
Su tensión de entrada puede ser de CA monofásica a 110 V o 220 V, o de CA trifásica a 380 V. Estas tensiones de entrada se convierten a CC de 5 V, 12 V, 24 V o 48 V mediante los circuitos internos del SMPS, según el diseño del producto.
En la siguiente sección, explicaremos en detalle el principio de funcionamiento de una fuente de alimentación conmutada.
¿Cómo funciona una fuente de alimentación con conmutación (SMPS)?
El flujo de trabajo de la fuente de alimentación conmutada (SMPS) consta de seis etapas: alimentación de red de CA → filtro de interferencias electromagnéticas (EMI) → puente rectificador + condensador electrolítico (bus de 310 V CC o 150 V CC) → conmutador PWM + transformador de alta frecuencia → rectificación y filtrado en el lado secundario → salida de tensión continua estable.
Analicemos con más detalle cada etapa.
1. Entrada de alimentación de red de CA
Debemos conectar una tensión de 110 V CA, 220 V CA o 380 V CA a los terminales de entrada de la fuente de alimentación conmutada.
2. Filtro EMI
Durante esta fase, la tensión alterna se filtrará para obtener una fuente de alimentación de CA limpia, mientras que otras señales de interferencia (como el ruido electromagnético de alta frecuencia) se filtrarán y absorberán.
3. Puente rectificador + condensador electrolítico (buse de 310 V CC o 150 V CC)
En esta sección, la tensión de entrada es de 220 V CA (Nota: la tensión que se menciona aquí es de 220 V CA, el valor eficaz de la red eléctrica. Su valor máximo es de 220 × √2 = 310 V). Esta tensión CA se convierte a 310 V CC.
La forma de onda en cuestión se divide en dos etapas, tal y como se muestra y se describe a continuación:
- La corriente alterna pasa por un rectificador de puente completo, que convierte la corriente alterna positiva y negativa en corriente continua pulsante unidireccional;
- Tras el filtrado mediante un condensador electrolítico de gran capacidad, se obtiene una tensión continua de alta tensión estabilizada de 310 V.
4. Interruptor PWM + transformador de alta frecuencia
Ahora tenemos 310 V CC. Esta no es la tensión de salida deseada, por lo que necesitamos un transformador para reducirla a 12 V, 24 V o 5 V CC.
Sin embargo, ningún transformador puede convertir directamente la corriente continua estable. Esto se debe a que la corriente continua genera un flujo estático en el interior del transformador, lo que impide que se induzca tensión en el lado secundario para la transformación de tensión.
¿Cómo se resuelve este problema?
La solución consiste en utilizar un MOSFET de alta frecuencia para convertir la corriente continua estática en pulsos de corriente continua de alta frecuencia; estos pulsos de corriente continua se pueden ver a continuación:
Con este método, es posible convertir una tensión continua alta en una tensión baja. No obstante, los pulsos alternos del transformador deben convertirse en corriente continua positiva unidireccional.
Ahora pasamos a la siguiente fase: rectificación y filtrado en el lado secundario.
5. Rectificación y filtrado del lado secundario
Este circuito permite convertir una onda cuadrada de alta tensión (310 V CC) en una onda cuadrada de baja tensión (5 V CC, 12 V CC o 24 V CC).
El siguiente paso consiste en invertir el semiciclo negativo de la onda cuadrada para convertirlo en el semiciclo positivo, de modo que toda la salida se convierta en una tensión continua. Esto se puede conseguir utilizando otro circuito rectificador.
Una vez eliminadas las demás interferencias, la salida será una tensión continua baja y estable.
Tipos de fuentes de alimentación con conmutación (SMPS)
Según nuestra experiencia, las fuentes de alimentación conmutadas se pueden clasificar principalmente en tres tipos: fuentes de alimentación conmutadas de salida variable, fuentes de alimentación conmutadas para montaje en carril DIN y fuentes de alimentación conmutadas estándar para montaje con tornillos. En la siguiente sección presentaremos cada uno de ellos.
Fuente de alimentación conmutada (SMPS) de salida variable
Las fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) de salida variable, también conocidas como fuentes de alimentación de corriente continua variable, permiten obtener la tensión de corriente continua deseada ajustando un mando situado en el producto.
Su característica de salida de corriente continua variable facilita a los usuarios la obtención de la tensión necesaria; sin embargo, por este motivo, su precio es mucho más elevado que el de los dos tipos de fuentes de alimentación conmutadas que presentaremos a continuación.
Por lo tanto, las fuentes de alimentación conmutadas de salida variable se utilizan principalmente en laboratorios y equipos de ensayo, y rara vez se ven en las líneas de producción reales.
Fuente de alimentación conmutada (SMPS) para carril DIN
Las fuentes de alimentación conmutadas para montaje en carril DIN cuentan con una estructura de montaje en carril DIN en la parte trasera, lo que permite a los usuarios instalarlas fácilmente en carriles DIN de 35 mm.
Entre ellos, los modelos más populares son la serie DR y la serie NDR.
Si comparamos las dos series de fuentes de alimentación conmutadas con la misma potencia de salida, la serie NDR es más delgada que la serie DR.
SMPS fijado con tornillos
Otro tipo de fuente de alimentación conmutada muy utilizado es la fuente de alimentación conmutada con fijación por tornillos, llamada así por su método de fijación mediante tornillos.
Las fuentes de alimentación conmutadas de montaje con tornillos incluyen las series S, D, SP y MS. Puede hacer clic en este enlace para descargar nuestro catálogo de fuentes de alimentación conmutadas: Catálogo de productos de fuentes de alimentación conmutadas de Lorentzzi.
Las fuentes de alimentación conmutadas montadas en tornillo son habituales en los sistemas de control de iluminación LED y se utilizan para alimentar tiras de luces LED, farolas, etc.
¿Qué dispositivos pueden funcionar con la fuente de alimentación con conmutación (SMPS)?
Las fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) alimentan una amplia gama de dispositivos electrónicos de corriente continua, entre los que se incluyen:
1. Equipos de automatización industrial
Por ejemplo: diversos sensores de proximidad, cortinas ópticas de seguridad, PLC, relés de uso general (relés intermedios), válvulas solenoides, Contactores de bobina de corriente continua, módulos de servocontrol y HMI de corriente continua.
2. Iluminación
Tiras de LED y luminarias LED de tensión constante.
3. Hardware de comunicaciones y redes
Routers, conmutadores, sistemas de videovigilancia y equipos terminales de red.
4. Electrónica de consumo y comercial
Cargadores de batería, cargadores de móvil, adaptadores para portátiles, etc.
¿Cómo elegir la fuente de alimentación conmutada (SMPS) adecuada para tu aplicación?
Elegir la fuente de alimentación conmutada adecuada para tu carga puede evitarte muchos problemas.
En pocas palabras, la elección de la fuente de alimentación conmutada adecuada se puede dividir en cuatro pasos: 1. Confirmar la potencia nominal de la carga; 2. Confirmar la tensión nominal de la carga; 3. Dejar un margen para la carga; 4. Confirmar el método de instalación.
En la siguiente sección, te lo explicaremos paso a paso.
1. Comprueba la potencia nominal de la carga
Puedes determinar la potencia nominal de una carga de corriente continua consultando su placa de características; si no la conoces, podemos facilitarte algunos datos: en la mayoría de los sensores, la potencia nominal suele ser inferior a 10 W; en el caso de las cargas capacitivas, como las válvulas solenoides, la potencia nominal suele ser inferior a 30 W, pero su potencia de arranque suele ser entre 2 y 3 veces superior a su potencia nominal, por lo que lo más recomendable es utilizar una fuente de alimentación conmutada de 100 W.
2. Comprueba la tensión nominal de la carga
También puedes determinar la tensión nominal de la carga consultando la placa de características. Por ejemplo, si tu carga es de 24 V CC, debes seleccionar una fuente de alimentación conmutada con una salida de 24 V CC.
Si se elige una tensión de salida incorrecta, las bobinas de la carga de corriente continua podrían sobrecalentarse y quemarse.
3. Deja un poco de margen para la carga
Para cargas estables y no inductivas (sensores, cortinas de luz de seguridad, reguladores de temperatura): Prevea un margen de potencia de 20%~30%.
Para cargas inductivas (válvulas solenoides, relés): Prever un margen de potencia de 40%~50%
4. Confirma el método de instalación
Por último, confirma tu plan para instalar la fuente de alimentación SMPS en el rack.
Si quieres una instalación rápida y sencilla, elige una fuente de alimentación SMPS con raíl DIN; si tu rack no dispone de raíles DIN, elige una fuente de alimentación SMPS con fijación por tornillos y fíjala firmemente al rack con cuatro tornillos.
Conclusión
En resumen, las fuentes de alimentación conmutadas se utilizan ampliamente en el control industrial, lo que les permite suministrar corriente continua estable a cargas de corriente continua a partir de corriente alterna.
Si aún tienes dudas sobre las fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) o estás buscando un proveedor chino capaz de fabricar fuentes de alimentación conmutadas de alta calidad, puedes enviar tus preguntas o consultas a shonxu@lorentzzi.com, y el departamento de ventas de Lorentzzi Eléctrico Nos pondremos en contacto contigo en breve.
