Operación de una fuente de alimentación de modo conmutado sin carga

Es difícil generalizar este tipo de comportamiento. Algunas fuentes de alimentación funcionarán a menos de la carga mínima pero con un rendimiento degradado. Otras fuentes de alimentación pueden apagarse y otras pueden funcionar mal (oscilar / apagar). Otros pueden comportarse perfectamente.

Muy a menudo, las fuentes de alimentación básicas utilizan topografías de pulsos de ancho de pulso (PWM) con elementos de almacenamiento inductivo. La frecuencia de conmutación es fija y el ciclo de trabajo varía para controlar el voltaje de salida en función de la carga y la entrada.

Cuando la corriente en el elemento de almacenamiento inductivo nunca llega a cero, el convertidor opera en dos estados: enciende y apaga. Esto se llama modo de conducción continua (CCM). Una vez que se logra el CCM, el ciclo de trabajo esencialmente no varía (a menos que cambie la entrada): el comportamiento del convertidor no cambia con la carga y las cosas son bastante consistentes.

Con una carga muy ligera, no hay un nivel de corriente CC en el elemento de almacenamiento inductivo. El convertidor ahora tiene tres estados de funcionamiento: encendido, apagado y disminución de la corriente del inductor, apagado y corriente del inductor = 0. Esto se denomina modo de conducción discontinua (DCM). En DCM, la carga de salida afecta el ciclo de trabajo así como las variaciones de entrada.

La mayoría de los controladores tienen un PWM de encendido mínimo que se puede lograr, si la planta intenta controlar un ciclo de trabajo inferior a este mínimo, puede ver una salida errática, impulsos faltantes, alta corriente de ondulación, etc. simplemente deja de regular (la salida aumentará). Algunos controladores detectan esto y entran en modo de ráfaga controlada para mantener la salida regulada de manera flexible.

Además, la compensación del bucle de retroalimentación será dictada por el rendimiento CCM del convertidor, ya que hay cosas desagradables (como cero en el plano medio derecho) en CCM que deben estabilizarse y que esencialmente no existen en DCM. la compensación puede ser subóptima y las cosas como la respuesta transitoria se verán afectadas.

Depende del diseño de la fuente de alimentación.

Bajo luz o sin carga, un convertidor de modo conmutado que utiliza un diodo para uno de los interruptores * entra en modo discontinuo. En este modo para un ciclo de trabajo y voltaje de entrada dados, el voltaje de salida aumentará sustancialmente a medida que la corriente de carga disminuya.

La mayoría de las fuentes de alimentación de modo conmutado están reguladas. Por lo tanto, a medida que se reduce la carga, el controlador reducirá el ancho del pulso y, por lo tanto, el ciclo de trabajo en un intento por mantener el voltaje de salida.

Sin embargo, a medida que la carga se reduce aún más, el ancho del pulso alcanza el mínimo que el controlador puede alcanzar. Lo que sucede con cargas muy pequeñas o cero depende del diseño del controlador.

1. El controlador puede mantener el ancho de pulso y el ciclo de trabajo mínimos y permitir que la tensión de salida aumente hasta que algo se convierta en humo.
2. El controlador puede mantener el ancho de pulso mínimo y el flujo de trabajo para que la tensión de salida aumente hasta que se active un circuito de protección contra sobretensiones y apague el suministro hasta que se reinicie.
3. El controlador puede mantener el ancho de pulso mínimo y el ciclo de trabajo hasta que se active una protección de sobretensión de restablecimiento automático que provoque cambios bruscos en el voltaje de salida, ya que la fuente se apaga repetidamente y se inicia nuevamente.
4. El controlador puede aumentar el tiempo entre pulsos. Esto permite que la regulación general de la tensión se mantenga en carga cero, pero esto significa que la frecuencia de la ondulación de salida depende de la carga. Esto puede provocar problemas de ruido tanto eléctricos como audibles.

Mi experiencia es que la mayoría de las fuentes de alimentación modernas se encuentran en la categoría 4, pero los diseños más antiguos (que a veces aún se venden) a menudo se clasifican en las categorías 2 o 3.

Otra alternativa es que el proveedor de la fuente de alimentación incorpore una "carga ficticia" para evitar llegar al punto donde la fuente de alimentación ya no puede reducir el ciclo de trabajo, pero espero que solo se haga en aplicaciones especializadas donde La calidad de salida es más importante que la eficiencia.

* Los convertidores que usan dos conmutadores controlados activamente (conocidos como "convertidores síncronos") tienen la opción de permanecer en modo continuo independientemente de la carga (aunque con una carga liviana discontinua es más eficiente), de hecho, incluso pueden operar de manera bidireccional.