Font d'alimentació

En electrònica, una font d'alimentació és un dispositiu que converteix la tensió alterna de la xarxa de subministrament, en una o diverses tensions, generalment contínues. Tant transforma el voltatge (normalment el disminueix, ex: passa de 230V a 12V) com el converteix, passant el corrent altern (CA) d'entrada,[1] a un corrent continu (CC) de sortida, que alimenten els diferents circuits del aparell electrònic a què es connecta (ordinador, televisor, impressora, router, etc.).[2]

Una senzilla font d’alimentació de sobretaula per a usos generals
Font d'alimentació per PC format ATX (sense coberta superior)

En el cas dels ordinadors, de la font surten una sèrie de cables de diferent tipus per a connectar tots els dispositius i així proporcionar-los energia. Hi ha alguns components que no es connecten directament a la font d'alimentació, com pot ser el ventilador del dissipador del microprocessador, que es connecta a la placa base. Però tot va relacionat, ja que aquest dissipador agafarà l'energia que li subministra la placa base i aquesta agafarà l'energia de la font d'alimentació. Una font d'alimentació que sigui capaç de lliurar la potència necessària de forma estable, sense pics ni caigudes de tensió o d'intensitat, és fonamental per al funcionament del sistema en conjunt.[3]

Fonts amb sortida de corrent alternModifica

La seva sortida alterna pot ser tant monofàsica com trifàsica. S'utilitzen per assajar amb altres equips i el seu esquema és el d'un generador d'ones.

 
Fonts d'alimentació externes.

Fonts amb sortida de corrent continuModifica

Normalment tenen a l'entrada una tensió alterna provinent de la xarxa elèctrica i a la sortida una tensió o corrent continues amb un nivell de rissat mínim. Estan formades per tres o quatre etapes electròniques:

  • Etapa d'entrada: Formada per un rectificador, un transformador i elements de protecció, com fusibles o varistors.
  • Etapa de regulació: que manté fixa la sortida en els valors fixats.
  • Etapa de sortida: etapa que filtra, controla, limita i adapta la font a la càrrega a la que estigui connectada.

Les fonts d'alimentació per a dispositius electrònics amb sortida de corrent continu, es poden classificar bàsicament com a fonts d'alimentació lineals i commutades.

Les lineals tenen un disseny relativament simple, que pot arribar a ser més complex com més gran és la corrent que han de subministrar, però la seva regulació de tensió és poc eficient.

Una font commutada, de la mateixa potència que una lineal, serà més petita i normalment més eficient però serà més complexa i per tant més susceptible a avaries.

Fonts d'alimentació linealsModifica

 
Esquena bàsic de font d'alimentació lineal

Les fonts lineals segueixen l'esquema: transformador, rectificador, filtre, regulació i sortida.

En primer lloc el transformador adapta els nivells de tensió i proporciona aïllament galvànic. El circuit que converteix el corrent altern en contínua es diu rectificador, després solen portar un circuit que disminueix el arrissat com un filtre de condensador. La regulació, o estabilització de la tensió a un valor establert, s'aconsegueix amb un component denominat regulador de tensió. La sortida pot ser simplement un condensador. Aquest corrent abasta tota l'energia del circuit, aquesta font d'alimentació s'han de tenir en compte uns punts concrets a l'hora de decidir les característiques del transformador.[4]

Fonts d'alimentació commutadesModifica

 
Esquema d'una font commutada de PC
Article principal: Font commutada

Una font commutada és un dispositiu electrònic que transforma energia elèctrica mitjançant transistors en commutació. Mentre que un regulador de tensió utilitza transistors polaritzats en la seva regió activa d'amplificació, les fonts commutades utilitzen els mateixos commutant-los activament a altes freqüèncias (20-100 kHz típicament) entre tall (oberts) i saturació (tancats). La forma d'ona quadrada resultant és aplicada a transformadors amb nucli de ferrita (Els nuclis de ferro no són adequats per a aquestes altes freqüències) per obtenir un o diversos voltatges de sortida de corrent altern (CA), que després són rectificats (Amb díodes ràpids) i filtrats (inductors i condensadors) per obtenir els voltatges de sortida de corrent continu (CC). Els avantatges d'aquest mètode inclouen menor grandària i pes del nucli, major eficiència i per tant menor escalfament. Els desavantatges comparant-les amb fonts lineals és que són més complexes i generen soroll elèctric d'alta freqüència que ha de ser acuradament minimitzat per no causar interferència sa equips propers a aquestes fonts.[5]

Les fonts commutades tenen per esquema: rectificador, commutador, transformador, un altre rectificador i sortida.

La regulació s'obté amb el commutador, normalment un circuit PWM ( Premi Width Modulation ) que canvia el cicle de treball. Aquí les funcions del transformador són les mateixes que per a fonts lineals però la seva posició és diferent. El segon rectificador converteix el senyal altern polsador que arriba del transformador en un valor continu. La sortida pot ser també un filtre de condensador o un del tipus LC.

Els avantatges de les fonts lineals són una millor regulació, velocitat i millors característiques EMC . D'altra banda les commutades obtenen un millor rendiment, menor cost i grandària.

EspecificacionsModifica

 
Figura 3: Sistema de control a llaç tancat

Una especificació fonamental de les fonts d'alimentació és el rendiment, que es defineix com la potència total de sortida entre la potència activa d'entrada. Com s'ha dit abans, les fonts commutades són millors en aquest aspecte.

El factor de potència és la potència activa entre la potència aparent d'entrada. És una mesura de la qualitat del corrent.

A part de disminuir el més possible l'arrissat, la font ha de mantenir la tensió de sortida al voltatge sol·licitat independentment de les oscil·lacions de la línia, regulació de línia o de la càrrega requerida pel circuit, regulació de càrrega.

Fonts d'alimentació especialsModifica

Entre les fonts d'alimentació alternes, tenim aquelles on la potència que es lliura a la càrrega està sent controlada per transistor s, els quals són controlats en fase per poder lliurar la potència requerida a la càrrega.

Un altre tipus d'alimentació de fonts alternes, catalogades com especials són aquelles on la freqüència és variada, mantenint l'amplitud de la tensió aconseguint un efecte de font variable en casos com motor es i transformadors de tensió.

Paràmetres de la font d'alimentacióModifica

Normalment les fonts es classifiquen per potència (watts) i diem que és una font de 400 W, 500 W, etc.

En un cas ideal en què no hi hagi potència activa, un watt equival a un voltampere (VA), però aquest cas és difícil de trobar i per saber els watts màxims que pot donar una font d'alimentació, s'ha de multiplicar el voltatge màxim que pot agafar i la intensitat màxima que hi pot circular pel factor de potència (cosinus de Phi  ). Cada dispositiu consumeix una potència específica, per tant la font d'alimentació ha de tenir puro potència per alimentar tots els components de l'ordinador. La potència consumida per un dispositiu electrònic varia en funció de si està en repòs o treballa.

Vegeu tambéModifica

ReferènciesModifica

  1. «What's the Difference Between Single Phase and Three Phase AC Power Supplies?». Aegis Power Systems. Arxivat de l'original el 8 de maig 2016. [Consulta: 28 desembre 2015].
  2. Montaje de componentes y periféricos microinformáticos. IFCT0108. En Google libros.
  3. Lady Ada. «iCharging - The mysteries of Apple device charging», 16-05-2014.
  4. «Fonts d'alimentació lineals». Enric Mieza - IES Castellet - CFGM Informàtica SMX. [Consulta: 25 octubre 2015].
  5. «Fonts d'alimentació commutades». Enric Mieza- IES Castellet - CFGM Informàtica SMX. [Consulta: 25 octubre 2015].

Enllaços externsModifica

Vegeu Font d'alimentació en el Viccionari, el diccionari lliure.
A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Font d'alimentació