8.6: Tema extendido - Switcher primario

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Los reguladores de conmutación examinados anteriormente se conocen como interruptores secundarios porque los elementos de conmutación se encuentran en el lado secundario del transformador de potencia. En contraste con esto es el conmutador primario o directo. El circuito de conmutación en estos diseños se coloca antes del primario del transformador de potencia. Este posicionamiento ofrece una clara ventaja sobre el conmutador secundario. El transformador de potencia y el rectificador secundario estarán manejando frecuencias mucho más altas, por lo que se pueden hacer mucho más pequeñas. El resultado es un diseño físicamente más pequeño y ligero.

Una posible configuración de un conmutador primario se muestra en la Figura\(\PageIndex{1}\). Esto se conoce como configuración push-pull. Los dos transistores de potencia se encienden y apagan alternativamente. Es decir, cuando un dispositivo está conduciendo, el otro está apagado. Al hacer esto, los pulsos de polaridad opuesta se alimentan al primario del transformador, creando una corriente alterna de alta frecuencia (como es el caso de los interruptores secundarios, los interruptores primarios operan a frecuencias muy por encima de la línea eléctrica nominal de 60 Hz). Esta forma de onda de alta frecuencia se intensifica entonces hacia arriba o hacia abajo al secundario, donde se vuelve a rectificar y luego se filtra, produciendo una señal de salida de CC.

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Figura\(\PageIndex{1}\): Regulador de conmutación primaria push-pull.

Aunque el transformador y el rectificador/filtro secundario pueden tener un tamaño reducido, es importante tener en cuenta que el rectificador de entrada principal y los transistores de conmutación no están aislados de la fuente de alimentación de CA, como es el caso en otros diseños de fuentes de alimentación. Estos dispositivos deben manejar altos potenciales de entrada. Para una línea ordinaria de 120 V AC, eso se traduce en más de 170 V pico. Además, los transistores de potencia verán un potencial de estado apagado de dos veces\(V_{in}\), o más de 340 V en este caso. También será necesario agregar alguna forma de limitación de corriente de entrada.

Un enfoque algo más sofisticado se toma en la Figura\(\PageIndex{2}\). Este circuito se conoce como un conmutador de puente completo. En esta configuración, los pares diagonales de dispositivos son simultáneamente conductores (es decir,\(Q_1/Q_4\) y\(Q_2/Q_3\)). Al eliminar el primario con toma central, cada dispositivo ve un potencial máximo de\(V_{in}\), o la mitad, el del conmutador pushpull. La desventaja obvia es la necesidad de cuatro dispositivos de alimentación en lugar de solo dos.

Los interruptores primarios ofrecen una ventaja de tamaño y peso sobre los interruptores secundarios y reguladores lineales. También mantienen las características de alta eficiencia del conmutador secundario. Sin embargo, tienden a ser algo más complejos y, por lo tanto, su aplicación es la más adecuada para los casos en los que el tamaño del circuito, el peso y la eficiencia son primordiales.

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Figura\(\PageIndex{2}\): Regulador de conmutación primaria de puente completo.