¿Es probable que una fuente de alimentación conmutada se fatigue o se queme antes de tiempo si se enciende o apaga rápidamente?

Question

Estoy trabajando en un diseño para el cultivo de biomasa en el que necesito que los LED de alta potencia se enciendan y apaguen entre 1 y 30 veces por segundo, de modo que proporcionen luz para el crecimiento pero no sobresaturen los productos químicos fotosintéticos del organismo.

Aunque supongo que una mejor aproximación a la alimentación de estos sería alimentarlos directamente con transistores o algo que garantice que no le importe conmutar a esa velocidad, para un prototipo rápido y sucio, tengo una fuente de alimentación conmutada en camino que proporcionará el voltaje de CC y el amperaje adecuados a los LEDs.

La pregunta es: si conecto o desconecto la propia fuente de alimentación a 1-30 Hz, ¿es probable que se queme algo en ella de forma prematura?

Supongo que esto es menos problemático con una fuente de alimentación conmutada que con una de estado sólido, ya que no se calentará ni enfriará tanto, pero no sé si hay otros modos de fallo a los que debería estar atento.

Answer 1

Sólo es posible una respuesta general con la información que has proporcionado.

En general, este tipo de cosas no sería una gran idea. Si tuvieras un mecanismo para encender y apagar la (supongo que la red eléctrica) tan rápido, me inclinaría por utilizarlo para conmutar la salida en lugar de la entrada.

El encendido suele ser un momento estresante para una fuente de alimentación conmutada (SMPS) debido a la corriente de irrupción. Es probable que haya menos corriente de irrupción repetitiva que la de "encendido en frío", pero el mecanismo de limitación de la irrupción probablemente también se desactivaría después de un corto tiempo de funcionamiento, así que ese es el primer riesgo.

La segunda cosa que se me ocurre es que no hay garantía de que la salida llegue a cero inmediatamente después de retirar la energía de entrada. Hay elementos de almacenamiento de energía que, por lo general, mantendrán las cosas en funcionamiento durante un tiempo. Por lo tanto, es posible que no se consiga el efecto deseado sin un tiempo de desconexión prolongado, y eso llevaría a efectos de encendido en frío con la limitación de la corriente de entrada desactivada. Así que esa es la segunda cosa.

Además, dependiendo de la fuente de alimentación, es posible que no se comporte muy bien durante el arranque y el apagado. Pueden producirse picos de tensión que acaben dañando el conjunto de LEDs o la carga que se esté utilizando.

Así que, en resumen, diría que no es una gran idea. Yo pensaría en trabajar en una configuración de conmutación de potencia de salida desde el principio.

Si no te importa quemar uno o dos montajes, podrías experimentar para ver cómo reacciona y tal vez tomar algunas mediciones del voltaje y la corriente. Es posible que funcione.

¿Te sientes afortunado? :)

Answer 2

Cuando una fuente de alimentación se pone en marcha, suele haber una corriente de arranque asociada a la carga de sus condensadores de entrada y salida. Esa corriente de arranque consume una cierta cantidad de energía. Y si se repitiera ese proceso, equivaldría a una determinada potencia en vatios. Vatios = ENERGÍA x FRECUENCIA. Así que sí, encender y apagar rápidamente una fuente de alimentación generará algo de calor extra en la fuente

Si quieres pulsar la salida de tu fuente, entonces será mejor que mantengas la fuente encendida constantemente y que pongas un relé en la salida de la fuente (en lugar de en la entrada). El relé conectaría la salida de la fuente a los LEDs. Y podrías conmutar el relé 30 veces por segundo si lo deseas para controlar el brillo medio de los LEDs.

A no ser que tengas alguna razón específica para pulsar los LEDs en lugar de proporcionar un brillo constante, sería mejor conseguir una fuente que proporcione el brillo correcto para empezar, o una que sea ajustable.

Para pulsar los LEDs podrías utilizar un chip temporizador 555 como el NA555P para generar pulsos de 30Hz...
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sa555.pdf
Que se puede comprar en Digikey por 0,42 dólares.
http://www.digikey.com/product-detail/en/texas-instruments/NA555P/296-21753-5-ND/1571935

Y alimentar esos pulsos en un driver de puerta MOSFET como el MCP1407-E/P...
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/20002019C.pdf
que se puede comprar en Digikey por 0,98 dólares
http://www.digikey.com/product-detail/en/microchip-technology/MCP1407-E-P/MCP1407-E-P-ND/1228640

Y luego alimentar la salida del controlador de puerta en la puerta de un MOSFET de potencia como el PSMN027-100XS,127
http://www.nxp.com/documents/data_sheet/PSMN027-100XS.pdf
que se puede comprar en Digikey por 1,08 dólares
http://www.digikey.com/product-detail/en/nxp-semiconductors/PSMN027-100XS,127/568-9501-5-ND/2780273

Entonces conectarías los LEDs al drenaje del MOSFET a través de una resistencia de potencia limitadora de corriente adecuada. El otro extremo de los LEDs se conecta a la salida positiva de alguna fuente de alimentación de CC. El lado negativo de la fuente se conecta al terminal fuente del MOSFET.