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¿Qué es una fuente de alimentación digital? Introducción

¿Qué es una fuente de alimentación digital? Introducción

Las fuentes de alimentación digitales se utilizan cada vez más, ya que pueden proporcionar mejores niveles de rendimiento que las fuentes de alimentación más tradicionales.

Muchas empresas utilizan los términos fuente de alimentación digital y alimentación digital para describir sus nuevos productos de fuente de alimentación.

La energía digital y la fuente de alimentación digital pueden significar cosas diferentes para diferentes personas. Para algunos, el término fuente de alimentación digital puede referirse libremente a una fuente de alimentación que utiliza tecnología de conmutación, es decir, una fuente de alimentación conmutada.

Pero el término alimentación digital o fuente de alimentación digital realmente se refiere a una fuente de alimentación en la que se utiliza tecnología digital dentro del circuito de retroalimentación y para el control de la fuente. En otras palabras, una fuente de alimentación digital utiliza tecnología digital para el control y monitoreo de la salida, así como otros aspectos del funcionamiento de la fuente.

Que es el poder digital: una definición

Mucha gente puede preguntarse: ¿qué es el poder digital? La respuesta a esto es proporcionar inicialmente una definición de poder digital y luego profundizar en el tema para completar los detalles.

La energía digital puede definirse como aplicaciones de energía que utilizan soluciones administradas y controladas digitalmente para proporcionar funciones de configuración, monitoreo, retroalimentación y supervisión o control que se extienden al control de bucle completo utilizando algoritmos de hardware y software digitales.

Conceptos básicos de energía digital

El objetivo de una fuente de alimentación es convertir un voltaje de entrada fijo o variable en un voltaje de salida fijo.

Para proporcionar las salidas de voltaje precisas reguladas, las fuentes de alimentación utilizan retroalimentación negativa para detectar el error de la salida requerida medida contra una referencia establecida y retroalimentan este voltaje de error a la entrada para corregir el error.

La forma tradicional en que se lleva a cabo esta retroalimentación es utilizando técnicas analógicas, pero también puede realizarse utilizando técnicas digitales. Esto permite niveles mucho mayores de flexibilidad y brinda la posibilidad de mejorar el rendimiento.

Normalmente, las técnicas de alimentación digital se aplican a fuentes de alimentación conmutadas. Estos funcionan con un transistor de paso en serie que se enciende y se apaga. Cuanto más tiempo permanezca encendido, más podrá cargarse el condensador de salida y, por lo tanto, mayor será el voltaje de salida. En otras palabras, el interruptor está modulado por ancho de pulso.

El ciclo de trabajo de la modulación por ancho de pulso está controlado por el circuito de retroalimentación dentro de la fuente de alimentación. Si el voltaje de salida cae demasiado, o la carga aumenta, el ancho del pulso aumenta para permitir que se extraiga más carga del capacitor de salida sin que el voltaje caiga. De manera similar, si se reduce la carga, el ancho del pulso también se reduce para mantener el mismo voltaje de salida.

En el caso de una fuente de alimentación digital, el circuito de retroalimentación utilizado para controlar la modulación de ancho de pulso es digital.

Para lograr esto, la señal de retroalimentación se convierte en un número digital utilizando un convertidor de analógico a digital.

El número de señal de retroalimentación resultante se compara digitalmente con un número de referencia establecido del voltaje requerido y se genera un término de error.

El término de error se ingresa en un equivalente digital de un filtro de bucle. Esto se conoce como filtro proporcional-integral-derivado o PID. Los tres términos corresponden a tres elementos del filtro que actúan en paralelo:

  • Proporcional: Este elemento de la retroalimentación de la fuente de alimentación digital proporciona la ganancia para la señal de error. Si la ganancia se establece en un valor alto, la tensión de salida de la fuente volverá rápidamente a su valor requerido.
  • Integral: La ruta integral dentro del circuito de retroalimentación de la fuente de alimentación digital es la integral de tiempo de los voltajes de error pasados ​​y permite mantener un voltaje de salida constante incluso cuando la señal de error es cero.
  • Derivado: Esta ruta dentro del circuito de retroalimentación para la fuente de alimentación digital establece la tasa de cambio para la señal de error. A medida que la salida del suministro se acerca más al valor requerido, la tasa de cambio se reduce y de esta manera se reduce considerablemente el sobreimpulso.

El uso de los tres elementos en el circuito de retroalimentación para la fuente de alimentación digital permite mantener la estabilidad del circuito mientras se mantiene un error de compensación cero.

Ventajas de la energía digital

Hay muchas razones para utilizar fuentes de alimentación digitales; Las ventajas de la energía digital significan que tiene mucho que ofrecer.

  • Los parámetros se pueden modificar durante el funcionamiento: Las fuentes de alimentación digitales ofrecen una gran flexibilidad. Una forma en la que esto puede utilizarse con ventaja es cambiando las características de la fuente de alimentación mientras está en funcionamiento. Esto podría usarse, por ejemplo, para cambiar las características si la carga cambia de plena carga a muy pequeña, o si cambia la temperatura, etc.
  • Compensación por deriva de componentes: Se puede introducir un algoritmo en una fuente de alimentación digital para compensar los cambios en los valores de los componentes debido al aumento de temperatura, las variaciones de tolerancia e incluso el envejecimiento.
  • Operación coordinada: Muchas fuentes de alimentación tienen muchas salidas diferentes. El uso de un suministro digital puede facilitar la adaptación de la respuesta de los suministros de modo que los cambios en uno puedan afectar la salida en otros. Un ejemplo simple puede ser que una oferta aparezca después de otras en determinadas situaciones. Aunque un ejemplo simple como este podría implementarse usando una fuente de alimentación analógica, las funciones más complicadas se pueden implementar mucho más fácilmente usando una fuente de alimentación digital.
  • Bucle de retroalimentación más rápido: El uso de un circuito de retroalimentación analógica con sus condensadores inherentes, etc. tiende a ralentizar el tiempo de respuesta de la fuente de alimentación general a cualquier cambio. El uso de una fuente de alimentación digital puede mejorar su tiempo de respuesta a cualquier cambio.
  • Mejore el rendimiento de EMI: La EMI es un aspecto importante de cualquier diseño, y para cambiar las fuentes de alimentación puede ser un problema importante ya que los picos de conmutación pueden hacer que aumenten las emisiones radiadas. La tecnología de suministro de energía digital puede ayudar en esto cambiando la velocidad de respuesta de encendido del MOSFET de potencia en serie en respuesta a los cambios en la carga.

El uso de la tecnología de suministro de energía digital tiene muchas ventajas. Como resultado, esta tecnología se utiliza cada vez más en diseños de fuentes de alimentación de todo tipo.

Implementando poder digital

Las fuentes de alimentación digitales generalmente se construyen alrededor de circuitos integrados de alimentación digital que se han diseñado específicamente para estas aplicaciones.

Varias empresas de gestión de energía han desarrollado una nueva generación de chips de potencia digital, que forman la base de las fuentes de alimentación resultantes. Se ha realizado gran parte del trabajo de desarrollo y hay kits de desarrollo disponibles para permitir que los diseños se introduzcan en el mercado con mayor rapidez.

Las fuentes de alimentación digitales se ven cada vez más en el mercado. Además, el término está siendo utilizado indiscriminadamente por muchos para describir una fuente que puede ser simplemente una fuente de alimentación conmutada. A veces es necesario observar de cerca la especificación de la fuente para asegurarse de que sea una fuente de alimentación digital real y que proporcione un rendimiento mejorado en comparación con otros tipos más tradicionales.

Ver el vídeo: Fuente de poder para laboratorio de electrónica - como usar la fuente de voltaje variable DC (Octubre 2020).