Quais as diferenças entre fonte chaveada e fonte linear

FelipeCorrêa · 9 de outubro de 2011

Pessoal, gostaria de uma explicação o mais técnica possível sobre a diferença entre esses tipos de fontes. Sei que uma das principais diferenças é que a fonte chaveada trabalha em altas frequências e a linear em baixas (50 a 60hz), mas gostaria de saber como isso influencia, por exemplo. Obrigado desde já a todos que responderem.

faller · 9 de outubro de 2011

Pessoal, gostaria de uma explicação o mais técnica possível sobre a diferença entre esses tipos de fontes. Sei que uma das principais diferenças é que a fonte chaveada trabalha em altas frequências e a linear em baixas (50 a 60hz), mas gostaria de saber como isso influencia, por exemplo. Obrigado desde já a todos que responderem.

Algumas diferenças das mais significativas:

Tamanho e peso: Uma fonte, ao trabalhar com alta frequência, pode usar de elementos magnéticos, tanto para seu transformador quanto para filtros, bem menores, mais leves além de mais simples, com menor número de espiras.

Tempo de resposta: A correção da tensão ou o que o valha, tem muito a ver com a frequência com que a fonte trabalha.. Geralmente se diz poder uma fonte controlada por PWM, poder se corrigir em um a dois ciclos..

Para uma fonte que trabalha em 50 KHz um ciclo significa 0,00002 segundos.. Em 60 Hz isso representa 0,017 segundos..

Eficiência: Facilmente as fontes chaveadas alcançam eficiências superiores a 80%. Fontes AC com estabilização linear de tensão tem essa eficiência abaixo dos 70%.

Estabilidade: Com fontes chaveadas e com controle de tensão por PWM se consegue oferecer uma ótima regulação de tensão de saída em uma grande faixa de demanda, de um modo bastante simples e barato. Para se conseguir uma estabilidade assemelhada em uma fonte comum se faz necessário a adoção de regulação posterior, geralmente linear, com alta perda e custo mais elevado.

Correção do Fator de Potência - PFC: Adotar PFC em fontes não chaveadas exige componentes pesados, grandes e de baixa eficiência que conformem a correção do fator de potência de forma passiva, alcançando somente índices em torno dos 80%. Ao contrário, fontes chaveadas se valem de PFC ativo conseguindo facilmente índices de correção de 99% ou mais até, com componentes menores, menos pesados e mais econômicos..

Versatilidade: Com fontes chaveadas se consegue trabalhar com vasta faixa de tensão de entrada, chegando ao caso das fontes poder ofertar o mesmo desempenho quer sua tensão de entrada esteja em parcos 90 Volts AC ou em elevados 264 Volts AC, sem sequer ter de trocar chave seletora nenhuma..

Custo: Como decorrência de praticamente todos as características anteriores, o custo final de uma boa fonte chaveada é muito inferior aquele de uma fonte comum..

ilkyest · 10 de outubro de 2011

agora, entro nessa.....

Mas pegamos no caso de som automotivo, você poderá ter um custo bastante elevado numa fonte boa para esse fim, sem falar que muitas fontes "ditas boas por aí" não são boas, e mesmo topos de linha (corsair, e outras que nomes não me vem na cabeça) não podem ser usadas em sistemas de som de alta-performance visto seu ruído, ou pela sua "incapacidade de manter-se" quando o grave empurra.... claro que, neste último caso, bem.... fiz um teste com minha corsair VX550w, com o micro ligado e um módulo empurrando, e não notei perda nos graves, tampouco o micro desligou....

mas temos a questão do ruído, devido ao ripple da fonte..... Essa questão é superada em fontes "realmente boas"?

faller · 10 de outubro de 2011

agora, entro nessa.....
Mas pegamos no caso de som automotivo, você poderá ter um custo bastante elevado numa fonte boa para esse fim, sem falar que muitas fontes "ditas boas por aí" não são boas, e mesmo topos de linha (corsair, e outras que nomes não me vem na cabeça) não podem ser usadas em sistemas de som de alta-performance visto seu ruído, ou pela sua "incapacidade de manter-se" quando o grave empurra.... claro que, neste último caso, bem.... fiz um teste com minha corsair VX550w, com o micro ligado e um módulo empurrando, e não notei perda nos graves, tampouco o micro desligou....

mas temos a questão do ruído, devido ao ripple da fonte..... Essa questão é superada em fontes "realmente boas"?

Tudo é uma questão de projeto...

Como falaste em som automotivo, saiba que amplificadores para automóvel, daqueles tipo buster, para aumentar a potência do rádio ou seja qual for a fonte de áudio, tem duas topologias distintas importantes pelo menos..

Aqueles mais simples, de até 50 Watts, são na verdade drivers de um transformador elevador de tensão, ou se quiseres um transformador de impedância que visa apresentar uma impedância de 1 ohms ou menos a um driver. Como a potência será maior tanto menor a impedância de carga, esse transformador providencia isso..

Tirando esses fora, o restante, os realmente de alta fidelidade, os de grande potência (maior de 50 Watts) se baseiam em inversores de energia que nada mais são do que fontes chaveadas que transformam 12 Volts da bateria do automóvel em +- 70 a 100 Volts DC que alimentam grandes amplificadores. O princípio de tudo é a fonte de tensão, ou inversor, que nada mais é do que uma fonte chaveada..

Desse modo dizer que fontes chaveadas atrapalham o áudio é errado..

Pode ser que fontes para PC não se adaptem bem a alimentar módulos de som automotivo, o que minimamente é questionável, mas afirmar que fontes chaveadas não se adaptam a áudio é uma afirmativa falsa..

ilkyest · 10 de outubro de 2011

não... calma lá... não afirmo que não inaptas.... apenas que não são todas que, a um custo equivalente num trafo, ou fonte "linear", sejam boas....

vejamos

produto.mercadolivre.com.br/MLB-202872031-fonte-de-alimentaco-12v-30a-automotiva-estabilizada-calyton-_JM

fonte corsair VX550w, 330 reais, 18A no barramento 12V (claro, são dois barramentos virtuais, mas não deve ser muito acima disso). Eu "dei nela" uns 120RMS, não mais que isso.....

Será que 400RMS ela daria conta? acho que não.... até porque 400/13,8V teriamos em torno de 28A.

Mas daí já tem uma outra teoria que derruba essa minha.

http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-202821989-fonte-automotiva-12-v-10a-12a-20a-29a-som-automotivo-diverso-_JM

Fonte chaveada a um preço interessante

Então.... eu diria que, e concordo com você Faller, tem de ver se uma fonte chaveada vale a pena e atende eficaz, eficiente, e seguramente o empreendimento que tu vais usar.

Tem certas aplicações que exigem níveis baixos de ruído, outras, estabilidade na tensão, outras pouco peso....

Mas claro... adentrando nesse outro mundo..... seríamos muito offtopic

faller · 10 de outubro de 2011

Para tocar um módulo automotivo, uma fonte de PC de cara deve ter barramento único e nunca mais de um barramento de 12 Volts..

Fontes como uma Antec Neo Eco 400C tem a capacidade de oferecer, de igual modo como essa que mostrastes, 30 Amperes na sua única linha de 12 Volts. Veja ai:

Quanto a seu custo, regula com aquela mostrada por você.. Veja ai: http://www.fgtec.com.br/produto.php?n=fonte-antec-neo-eco-400c-pfc-400w&c=fontes&id=897

FelipeCorrêa · 11 de outubro de 2011

Voltando ao assunto inicial do tópico, por que o tamanho dos componentes é inversamente proporcional a frequência? Acho que entender isso me ajudaria muito a entender porque a fonte chaveada é bem melhor e menor do que a fonte linear. peço desculpas mas, como criei o tópico, retomei o assunto inicial.

não... calma lá... não afirmo que não inaptas.... apenas que não são todas que, a um custo equivalente num trafo, ou fonte "linear", sejam boas....
vejamos

produto.mercadolivre.com.br/MLB-202872031-fonte-de-alimentaco-12v-30a-automotiva-estabilizada-calyton-_JM

fonte corsair VX550w, 330 reais, 18A no barramento 12V (claro, são dois barramentos virtuais, mas não deve ser muito acima disso). Eu "dei nela" uns 120RMS, não mais que isso.....

Será que 400RMS ela daria conta? acho que não.... até porque 400/13,8V teriamos em torno de 28A.

Mas daí já tem uma outra teoria que derruba essa minha.

http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-202821989-fonte-automotiva-12-v-10a-12a-20a-29a-som-automotivo-diverso-_JM

Fonte chaveada a um preço interessante

Então.... eu diria que, e concordo com você Faller, tem de ver se uma fonte chaveada vale a pena e atende eficaz, eficiente, e seguramente o empreendimento que tu vais usar.

Tem certas aplicações que exigem níveis baixos de ruído, outras, estabilidade na tensão, outras pouco peso....

Mas claro... adentrando nesse outro mundo..... seríamos muito offtopic

A fonte ideal realmente depende do uso que você quer dar a ela. Uma fonte que apresenta ruidos realmente seria ruim para um sistema de som. Para montar as práticas nas bancadas, fontes lineares são boas, mas para um computador, por exemplo, nem pensar. A corrente fornecida por elas é muita baixa, o que acaba diminuindo a potência fornecida.

faller · 11 de outubro de 2011

Voltando ao assunto inicial do tópico, por que o tamanho dos componentes é inversamente proporcional a frequência? Acho que entender isso me ajudaria muito a entender porque a fonte chaveada é bem melhor e menor do que a fonte linear.

O aumento da frequência de chaveamento em uma fonte comutada ou chaveada reduz o tamanho dos componentes magnéticos e dos capacitores devido à maneira como essas fontes operam.

O chaveamento do transistor de comutação é responsável por um mecanismo de transferência de energia. Ou seja, durante cada ciclo de chaveamento a energia é armazenada em um componente (indutor, transformador ou capacitor – conforme o tipo de circuito, a topologia usada na fonte) e transferida à carga. Ou seja, as fontes chaveadas operam por um princípio de carga e descarga da energia. À medida que a frequência aumenta, o elemento no qual a energia é armazenada pode ser menor, pois uma quantidade menor de energia necessita ser “armazenada” a cada ciclo. O resultado final, portanto, são componentes de menor volume tanto maior for a frequência de chaveamento. É simples..

Melissa22 · 11 de outubro de 2011

Ola, tudo bem, meu entendimento sobre fonte chaveada e´sobre o melhor aprovei-

tamento da energia com pouca perda em calor, ou seja para um transformador enorme

a perda de energia em calor e´alta mas com uma fonta chaveada e´bem menor.....

faller · 11 de outubro de 2011

Ola, tudo bem, meu entendimento sobre fonte chaveada e´sobre o melhor aprovei-
tamento da energia com pouca perda em calor, ou seja para um transformador enorme

a perda de energia em calor e´alta mas com uma fonta chaveada e´bem menor.....

Fontes tanto lineares quanto digitais (chaveadas) perdem energia em todos os componentes.

A linear perde principalmente nos transistores, que trabalham com tensão entre coletor (trabalham na região linear de operação) e emissor e ao mesmo tempo com a corrente toda da fonte (alta dissipação ai). Já fonte chaveada usa os elementos de chaveamento, os transistores em dois estados:

Cortados: Alta tensão coletor-emissor e nada de corrente => produto baixo que é a potência dissipada;

Saturados: Alta corrente de coletor mas baixa tensão coletor emissor => produto resultante baixo (baixa potência dissipada).

Grande parte da potência dissipada pelos elementos de comutação das fontes chaveadas se dá no momento da transiçao de um estado para outro.

Não é a dissipação nos transformadores que determina essa grande diferença de eficiência entre um e outro tipo de fonte..

FelipeCorrêa · 11 de outubro de 2011

O aumento da frequência de chaveamento em uma fonte comutada ou chaveada reduz o tamanho dos componentes magnéticos e dos capacitores devido à maneira como essas fontes operam.
O chaveamento do transistor de comutação é responsável por um mecanismo de transferência de energia. Ou seja, durante cada ciclo de chaveamento a energia é armazenada em um componente (indutor, transformador ou capacitor – conforme o tipo de circuito, a topologia usada na fonte) e transferida à carga. Ou seja, as fontes chaveadas operam por um princípio de carga e descarga da energia. À medida que a frequência aumenta, o elemento no qual a energia é armazenada pode ser menor, pois uma quantidade menor de energia necessita ser “armazenada” a cada ciclo. O resultado final, portanto, são componentes de menor volume tanto maior for a frequência de chaveamento. É simples..

Muito obrigado Faller, esclareceu minha dúvida. Sou novo aqui e não sei se eu ou a modereção deve finalizar o tópico. Se for eu pode me ajudar? Caso não seja, algum administrador já pode finalizar o tópico.