D1 Fontes de alimentação

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Cada fonte de alimentação é um componente de suporte crítico para o restante de um sistema eletrônico. Esses mesmos reguladores lineares, descritos no modelo de fonte de alimentação na Parte II, definem sua tensão de saída usando uma referência interna e um par de resistores que definem a proporção desejada em relação a essa referência. Eles são simples, de baixo ruído e resposta rápida, mas ineficientes quando a diferença entre a tensão de entrada e a de saída é grande, porque toda essa diferença é dissipada como calor dentro do próprio regulador, ecoando o princípio do aquecimento Joule estabelecido no segundo modelo deste catálogo.

Esse calor gerado eleva a temperatura interna do componente acima da temperatura ambiente, a um grau que depende de quanta potência é dissipada e de quão bem o encapsulamento evacua esse calor. Se essa temperatura interna exceder o limite de segurança do semicondutor, o regulador falha ou é danificado, razão pela qual aplicações de corrente mais alta exigem dissipadores de calor adicionais. As fontes de alimentação chaveadas, por outro lado, agora dominam qualquer aplicação com mais de alguns watts de potência, graças à mesma eficiência muito maior já descrita pelo modelo do conversor CA/CC.

Os sistemas de alimentação ininterrupta (UPS) incorporam baterias para manter o fornecimento de energia durante uma falha na rede elétrica, com diferentes arquiteturas oferecendo vários compromissos entre a qualidade da tensão fornecida e o tempo de resposta a uma falha. A correção do fator de potência em fontes de alimentação conectadas à rede ajusta a forma como o equipamento consome corrente para aproximá-la o máximo possível do consumo puramente resistivo, retornando à mesma noção de fator de potência estabelecida pelo modelo de sinal CA e, assim, reduzindo a corrente reativa desnecessária e as perdas associadas na rede de distribuição.

É por isso que este módulo, que começa com um regulador que dissipa toda a diferença de tensão como calor, conclui mostrando que projetar uma fonte de alimentação não termina com a escolha entre modo linear e modo chaveado: também requer o gerenciamento do calor gerado pela própria conversão, e esse calor não desaparece simplesmente porque o projeto no papel era eficiente.

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