1. Componentes de bucle de control de retroalimentación:
* Sensor de voltaje de salida: Esto generalmente usa un divisor de voltaje para crear una representación proporcional más pequeña del voltaje de salida. Este voltaje más pequeño se maneja fácilmente por los circuitos de control.
* Amplificador de error (Comparador): Esto compara el voltaje de salida detectado (voltaje de retroalimentación) con un voltaje de referencia (un voltaje preciso y estable generado internamente). La diferencia entre estos dos voltajes es la señal de error.
* Controlador de modulación de ancho de pulso (PWM): Este es el "cerebro" de la operación. Recibe la señal de error del amplificador de error. Según la magnitud y la polaridad del error, ajusta el ciclo de trabajo (la proporción del ciclo de conmutación en el que se encuentra el transistor de potencia) de los transistores de conmutación.
* Cambio de transistores (MOSFET o IGBTS): Estos encienden y apagan rápidamente, generando los pulsos de alta frecuencia que crean el voltaje de CC conmutado. El controlador PWM dicta cuánto tiempo están "encendidos" en cada ciclo.
* Filtro de salida (inductor y condensador): Esto suaviza la salida pulsada de alta frecuencia de los transistores de conmutación, convirtiéndola en un voltaje de CC relativamente estable.
2. Cómo funciona:
1. encendido inicial: El SMPS comienza y el voltaje de salida comienza a aumentar.
2. Sensación y comparación de voltaje: El sensor de voltaje de salida envía un voltaje proporcional al voltaje de salida al amplificador de error. El amplificador de error compara esto con el voltaje de referencia.
3. Amplificación de error y ajuste PWM: Si el voltaje de salida es más bajo que el voltaje de referencia (el error es negativo), el amplificador de error genera una señal que aumenta el ciclo de trabajo del controlador PWM. Esto significa que los transistores de conmutación están "encendidos" para una porción más larga de cada ciclo, aumentando el voltaje de salida promedio. Por el contrario, si el voltaje de salida es mayor que el voltaje de referencia (el error es positivo), el ciclo de trabajo disminuye, reduciendo el voltaje de salida promedio.
4. Regulación de voltaje de salida: Este bucle de retroalimentación ajusta continuamente el ciclo de trabajo, creando un sistema de autorregulación. Los cambios en la corriente de carga (más potencia de dibujo de dispositivos) o variaciones de voltaje de entrada son compensados por el bucle de control, manteniendo un voltaje de salida relativamente constante.
3. Tipos de control de retroalimentación:
Se pueden usar varios tipos de bucles de control, que incluyen:
* Control de modo de voltaje: El amplificador de error controla directamente el ciclo de trabajo en función del error de voltaje. Esto es más simple pero puede ser susceptible a la inestabilidad bajo ciertas condiciones.
* Control de modo de corriente: El bucle de control también monitorea la corriente del inductor. Esto proporciona una respuesta transitoria más rápida y una mejor regulación de línea, pero es más complejo de implementar.
4. Mecanismos de protección:
Un SMPS bien diseñado incluye varias características de protección, como:
* Protección por exceso de voltaje: Apaga el SMPS si el voltaje de salida excede un límite seguro.
* Protección excesiva: Límites o apaga la corriente de salida si se vuelve excesivo.
* Protección de cortocircuito: Detecta y reacciona a un cortocircuito en la salida.
En resumen, el voltaje de salida regulado en un SMPS se logra a través de un sistema de retroalimentación de circuito cerrado preciso que monitorea y ajusta constantemente el comportamiento de conmutación de los transistores de potencia para mantener el nivel de voltaje deseado a pesar de las variaciones en la carga o el voltaje de entrada.