Qual a diferença entre Fontes Chaveadas x Fontes Lineares?

21 setembro 2017

Para um bom entendimento sobre fontes chaveadas é fundamental resgatar a evolução da tecnologia, e saber sobre aquelas que as antecederam: as fontes lineares. Comparar as duas tecnologias é importante para que se compreenda onde chegamos e quais características e performance se pode exigir de uma fonte chaveada.

Uma fonte linear é alimentada pela tensão da rede elétrica, em 110Vca ou 220Vca, diretamente no primário de um transformador. Neste transformador é necessário que exista um enrolamento para a entrada em 110Vca, outro enrolamento para a entrada 220Vca. A escolha será feita por uma chave seletora.

Este transformador é específico para receber a tensão alternada em 60Hz. Por este motivo é grande e pesado. Neste transformador a tensão é reduzida, no secundário, para uma tensão próxima a tensão em corrente contínua, que se deseja para a saída. A tensão do secundário é então retificada e filtrada. A tensão de saída é obtida após a filtragem e será tanto mais contínua quanto maior for o capacitor da filtragem. Para obter-se uma tensão mais “limpa”, normalmente utiliza-se um regulador linear logo após a retificação.

Acompanhe na figura abaixo um diagrama de blocos de uma fonte linear.

Pode-se constatar que a fonte linear é muito simples de se projetar e fabricar. A maior preocupação é definir corretamente a relação de transformação entre o primário e o secundário, prevendo-se que na menor tensão de entrada, em 110Vca ou 220Vca, a tensão do secundário seja suficiente para que o regulador linear tenha margem para que consiga controlar a tensão para o valor desejado. Confira como funciona, na imagem abaixo, um projeto básico de fonte linear.

No entanto, a facilidade de projeto e a robustez da fonte linear não compensam a grande dimensão e peso, como também o seu baixo rendimento, pois são características já não mais aceitáveis nos equipamentos atuais.

A fonte chaveada substituiu a fonte linear trazendo vantagens como o baixo volume e peso, além do rendimento bem maior que chega a 89%, enquanto a fonte linear não passa de 50%.

Por outro lado as vantagens da fonte chaveada são ofuscadas pela complexidade de se projetá-la. Enquanto o projeto e a fabricação de uma fonte linear podem ser feitos por pessoas com conhecimento básico de eletrônica, uma fonte chaveada requer alta especialização.

Na fonte chaveada o processamento da tensão da rede para obtenção da tensão em corrente contínua da saída é todo feito em alta frequência. Desta tecnologia resulta a denominação chaveada: a transformação é feita através de um chaveamento em alta frequência onde a regulação da tensão de saída é obtida variando-se a largura dos pulsos de condução da chave (PWM) ou, em alguns casos, variando-se a frequência do chaveamento (modulação por frequência). Com a utilização de chaveamento em alta frequência obtem-se uma grande compactação, com baixo volume e peso: o transformador de uma fonte chaveada chega a ser 50 vezes menor que o transformador de uma fonte linear de mesma potência.

Em função das vantagens apresentadas pelas fontes chaveadas, as fontes lineares passaram a ser pouco utilizadas, restritas a aplicações específicas.

Nos próximos posts vamos explicar mais sobre o funcionamento de uma fonte chaveada e falar sobre a importância da especificação correta dos parâmetros exigidos pela carga onde a fonte chaveada será utilizada. Acompanhe por aqui.

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