Fontes de Alimentação Lineares vs. Chaveadas: Entendendo a Tecnologia SMPS

Adaptador é amplamente usado na vida de hoje. Geralmente aparece como uma caixa preta em formato de tijolo e o primeiro passo para usar um dispositivo eletrônico é conectar o adaptador e plugá-lo na tomada de parede.

Simples como parece, o adaptador é bastante complexo em sua estrutura interna. Vamos aprender algo sobre isso juntos.

O que é um adaptador?

Como o nome sugere, um adaptador é um dispositivo que adapta seu eletrodoméstico à energia da rede.

Normalmente, nossos eletrodomésticos como geladeira e máquina de lavar podem funcionar diretamente sob a tensão, 120V e 60 Hz CA nos EUA, fornecida pela eletricidade da rede.

No entanto, alguns dispositivos elétricos que usamos funcionam em uma tensão baixa como 20V, portanto precisam de adaptador de energia para baixar a tensão para obter a alimentação adequada.

Existem cada vez mais funções sendo adicionadas aos eletrodomésticos, o que demanda um circuito de controle para organizá-las.

Como o circuito de controle frequentemente funciona sob baixa tensão, algumas partes do circuito interno dos eletrodomésticos desempenham o papel de um adaptador. Isso indica que um adaptador independente pode ajudar a manter a parte principal dos dispositivos em tamanho pequeno, o que é extremamente necessário pelos dispositivos eletrônicos de hoje.

Tipos de adaptador

Os adaptadores mais comuns que vemos são: fontes de alimentação lineares e fontes de alimentação chaveadas (SMPSs).

Antes de entrarmos em detalhes, deixe-me apresentar vários conceitos para fornecer melhor entendimento.

• Transformador: sempre duas bobinas diferentes enroladas no mesmo núcleo, pode ser usado para ajustar tensão entre dois circuitos.
• Retificador: converte corrente alternada (CA), que inverte direção periodicamente, em corrente contínua (CC) que flui em apenas uma direção. Inclui muitos tipos como diodos de tubo a vácuo, diodos semicondutores, etc.
• Filtro: consiste em capacitor, indutor e resistor. Suaviza a forma de onda pulsante de CC retificada.

Fonte de alimentação linear

Basicamente, dentro da fonte de alimentação linear, há um transformador convertendo a tensão da eletricidade da rede para uma tensão menor.

Então um retificador converte para CC pulsante, e finalmente um filtro suaviza a forma de onda pulsante de CC, com variações residuais de ripple pequenas o suficiente para deixar o dispositivo alimentado inafetado.

Um circuito linear deve ser projetado para uma faixa estreita e específica de tensões de entrada e deve usar um transformador apropriado para a frequência, geralmente 50 ou 60 Hz. Geralmente, devido à frequência baixa relativa, o transformador no circuito linear é grande em tamanho.

Para equipamentos que exigem tensão mais estável ou precisa, regulador de tensão linear é necessário. Perdas em grande transformador e regulador de tensão levam a baixa eficiência relativa.

Enquanto isso, o tamanho de um transformador restringe a potência máxima que uma fonte de alimentação linear pode fornecer.

Para concluir, se você está selecionando uma fonte de alimentação para dispositivos, ex: caixa de áudio Hi-Fi, que exigem precisão e funcionam em carga comparativamente baixa, fonte de alimentação linear é uma escolha melhor.

Fonte de alimentação chaveada

Uma SMPS é muito mais complicada que uma fonte de alimentação linear.

Em uma SMPS, a entrada CA da rede é diretamente retificada e depois filtrada para obter uma tensão CC. Então a tensão CC é ligada e desligada em uma frequência muito alta (tipicamente 10 kHz — 1 MHz) por circuito de chaveamento eletrônico, produzindo uma corrente CA. Em seguida, a corrente CA passará por um transformador de alta frequência ou indutor.

Após passar pelo indutor ou transformador, a CA de alta frequência é retificada e filtrada para produzir a tensão de saída CC.

Aqui está o truque: a CA de alta frequência permite o uso de transformadores e capacitores de filtro que são muito menores, mais leves, e mais baratos do que aqueles encontrados em fontes de alimentação lineares operando na frequência da rede.

Devido à característica dos componentes de chaveamento usados em SMPS, ela tem uma alta eficiência que é mais de 90%. E eliminando o limite de tamanho trazido pelo transformador, uma SMPS pode fornecer mais potência que uma fonte de alimentação linear.

É por isso que os adaptadores que vemos carregando nosso PC, telefone e muitos outros dispositivos eletrônicos são todos SMPS.

Além disso, os componentes de chaveamento rápido em SMPS podem causar ruído elétrico, que pode influenciar o dispositivo conectado a ele.

Portanto, a tensão de saída de fonte de alimentação linear é naturalmente mais pura do que a de SMPS, tornando a fonte de alimentação linear uma escolha melhor naquelas circunstâncias precisas.

Isso marca o fim deste post.

Se você quiser saber mais sobre adaptador, deixe seu comentário abaixo ou nos contate. Estamos ouvindo!

Nota: Não possuímos as imagens usadas neste post. Sinta-se à vontade para nos contatar se pertencem a você, e as removeremos o mais rápido possível.