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Un regulador de voltaje es un sistema diseñado para mantener automáticamente un voltaje constante . Puede utilizar un diseño de alimentación directa simple o incluir retroalimentación negativa . Puede emplear un mecanismo electromecánico o componentes electrónicos . Según su diseño, puede utilizarse para regular uno o más voltajes de corriente alterna (CA) o continua (CC) .
Los reguladores de voltaje electrónicos se encuentran en dispositivos como las fuentes de alimentación de las computadoras , donde estabilizan los voltajes de CC utilizados por el procesador y otros componentes. En los alternadores de automóviles y en las centrales eléctricas , los reguladores de voltaje controlan la salida de la planta. En un sistema de distribución de energía eléctrica, los reguladores de voltaje pueden instalarse en una subestación o a lo largo de las líneas de distribución para que todos los clientes reciban un voltaje constante, independientemente de la cantidad de energía que se extraiga de la línea.
reguladores de voltaje electrónicos
Un regulador de voltaje simple se puede construir con una resistencia en serie con un diodo polarizado directamente (o una serie de diodos), formando una especie de divisor de voltaje . Debido a la forma logarítmica de las curvas V-I del diodo , el voltaje a través del diodo varía solo ligeramente ante cambios en la corriente consumida o en la entrada. Cuando el control preciso del voltaje y la eficiencia no son importantes, este diseño puede ser adecuado. Dado que el voltaje directo de un diodo es pequeño, este tipo de regulador de voltaje solo es adecuado para una salida regulada de bajo voltaje. Cuando se necesita una salida de voltaje más alto, se puede emplear un diodo Zener polarizado inversamente o una serie de diodos Zener. Los reguladores con diodo Zener utilizan el voltaje inverso fijo del diodo Zener, que puede ser bastante grande.
Los reguladores de voltaje con retroalimentación funcionan comparando el voltaje de salida real con un voltaje de referencia fijo. Cualquier diferencia se amplifica y se utiliza para controlar el elemento regulador de manera que se reduzca el error de voltaje. Esto forma un bucle de control de retroalimentación negativa ; aumentar la ganancia en bucle abierto tiende a aumentar la precisión de la regulación, pero reduce la estabilidad. La estabilidad es la ausencia de oscilaciones o resonancias durante cambios bruscos en la carga o el voltaje de entrada. También habrá una compensación entre la estabilidad y la velocidad de respuesta a los cambios. Si el voltaje de salida es demasiado bajo, se ordena al elemento regulador, hasta cierto punto , que produzca un voltaje de salida más alto, ya sea reduciendo la caída del voltaje de entrada (para reguladores lineales en serie y reguladores de conmutación reductores) o consumiendo corriente de entrada durante períodos más largos (reguladores de conmutación elevadores); si el voltaje de salida es demasiado alto, normalmente se ordenará al elemento regulador que produzca un voltaje más bajo. Sin embargo, muchos reguladores tienen protección contra sobrecorriente, de modo que dejarán de suministrar corriente por completo (o limitarán la corriente de alguna manera) si la corriente de salida es demasiado alta, y algunos reguladores también pueden apagarse si el voltaje de entrada está fuera de un rango determinado (ver también: Crowbar (circuito) ).
Reguladores electromecánicos
En los reguladores electromecánicos, la regulación de voltaje se logra fácilmente enrollando el cable sensor para formar un electroimán. El campo magnético generado por la corriente atrae un núcleo ferroso móvil, que se mantiene en su lugar mediante la tensión de un resorte o la fuerza de la gravedad. A medida que aumenta el voltaje, también aumenta la corriente, lo que fortalece el campo magnético producido por la bobina y atrae el núcleo hacia dicho campo. El imán está conectado físicamente a un interruptor mecánico, que se abre cuando el imán se mueve hacia el campo. A medida que disminuye el voltaje, también disminuye la corriente, lo que libera la tensión del resorte o el peso del núcleo y provoca que este se retraiga. Esto cierra el interruptor y permite que la energía fluya nuevamente.
Si el diseño del regulador mecánico es sensible a pequeñas fluctuaciones de voltaje, el movimiento del núcleo del solenoide se puede utilizar para desplazar un interruptor selector a través de un rango de resistencias o bobinados de transformador para aumentar o disminuir gradualmente el voltaje de salida, o para girar la posición de un regulador de CA de bobina móvil.
Los primeros generadores y alternadores de automóviles contaban con un regulador de voltaje mecánico que utilizaba uno, dos o tres relés y diversas resistencias para estabilizar la salida del generador a un valor ligeramente superior a 6,7 o 13,4 V, con el fin de mantener la batería lo más independiente posible de las revoluciones por minuto del motor o de la carga variable del sistema eléctrico del vehículo. El o los relés modulaban la amplitud de un pulso de corriente para regular la tensión de salida del generador, controlando la corriente de campo promedio en la máquina rotativa, lo que determina la intensidad del campo magnético producido y, por consiguiente, la tensión de salida sin carga por cada revolución. No se utilizan condensadores para suavizar la tensión pulsada, como se describió anteriormente. La gran inductancia de la bobina de campo almacena la energía suministrada al campo magnético en un núcleo de hierro, de modo que la corriente de campo pulsada no genera un campo tan pulsado. Ambos tipos de máquinas rotativas producen un campo magnético giratorio que induce una corriente alterna en las bobinas del estator. Un generador utiliza un conmutador mecánico, con escobillas de grafito que se deslizan sobre segmentos de cobre, para convertir la corriente alterna (CA) producida en corriente continua (CC) mediante la conmutación de las conexiones externas en el ángulo del eje cuando la tensión se invertiría. Un alternador logra el mismo objetivo utilizando rectificadores que no se desgastan ni requieren reemplazo.
Los diseños modernos utilizan ahora tecnología de estado sólido (transistores) para realizar la misma función que desempeñan los relés en los reguladores electromecánicos.
Los reguladores electromecánicos se utilizan para la estabilización de la tensión de la red eléctrica; consulte la sección sobre estabilizadores de tensión de CA más abajo.
regulador automático de voltaje
Los generadores, como los que se utilizan en centrales eléctricas, sistemas de energía eléctrica para barcos o sistemas de energía de reserva, cuentan con reguladores automáticos de voltaje (AVR) para estabilizar su voltaje ante los cambios de carga. Los primeros AVR para generadores eran sistemas electromecánicos, pero los AVR modernos utilizan dispositivos de estado sólido. Un AVR es un sistema de control de retroalimentación que mide el voltaje de salida del generador, lo compara con un punto de ajuste y genera una señal de error que se utiliza para ajustar la excitación del generador. A medida que aumenta la corriente de excitación en el devanado de campo del generador, también aumenta su voltaje en los terminales. El AVR controla la corriente mediante dispositivos electrónicos de potencia; generalmente, una pequeña parte de la salida del generador se utiliza para alimentar el devanado de campo. Cuando un generador está conectado en paralelo con otras fuentes, como una red de transmisión eléctrica, la variación de la excitación afecta más a la potencia reactiva producida por el generador que a su voltaje en los terminales, que en su mayoría está determinado por el sistema eléctrico conectado. Cuando se conectan varios generadores en paralelo, el sistema AVR contará con circuitos para garantizar que todos los generadores operen con el mismo factor de potencia. [ 1 ] Los AVR en los generadores de centrales eléctricas conectadas a la red pueden tener funciones de control adicionales para ayudar a estabilizar la red eléctrica frente a perturbaciones debidas a pérdidas repentinas de carga o fallas.
estabilizadores de voltaje de CA
Regulador de voltaje de CA con rotación de bobina
Se trata de un tipo de regulador antiguo, utilizado en la década de 1920, que emplea el principio de una bobina de campo de posición fija y una segunda bobina de campo que puede girar sobre un eje paralelo a la bobina fija, de forma similar a un variacoplador.
Cuando la bobina móvil se coloca perpendicular a la bobina fija, las fuerzas magnéticas que actúan sobre ella se equilibran entre sí y la tensión de salida permanece constante. Al girar la bobina en cualquier dirección, alejándola de la posición central, la tensión en la bobina móvil secundaria aumentará o disminuirá.
Este tipo de regulador puede automatizarse mediante un mecanismo de servocontrol para avanzar la posición de la bobina móvil y así aumentar o disminuir el voltaje. Se utiliza un mecanismo de frenado o un engranaje de alta relación para mantener la bobina giratoria en su lugar, contrarrestando las potentes fuerzas magnéticas que actúan sobre ella.
Electromecánico
Los reguladores electromecánicos, denominados estabilizadores de voltaje o cambiadores de tomas , también se han utilizado para regular el voltaje en las líneas de distribución de corriente alterna. Estos reguladores funcionan mediante un servomecanismo que selecciona la toma adecuada en un autotransformador con múltiples tomas, o moviendo el cursor en un autotransformador de voltaje variable continuo. Si el voltaje de salida no se encuentra dentro del rango aceptable, el servomecanismo cambia la toma, modificando la relación de espiras del transformador, para llevar el voltaje secundario a la región aceptable. Los controles proporcionan una zona muerta en la que el controlador no actúa, evitando así que ajuste constantemente el voltaje (lo que se conoce como oscilación) cuando este varía en una cantidad aceptablemente pequeña.
Transformador de tensión constante
El transformador ferroresonante , regulador ferroresonante o transformador de voltaje constante es un tipo de transformador de saturación que se utiliza como regulador de voltaje. Estos transformadores emplean un circuito tanque compuesto por un devanado resonante de alto voltaje y un condensador para producir un voltaje de salida promedio casi constante con una corriente de entrada o carga variable. El circuito tiene un primario a un lado de una derivación magnética y la bobina del circuito sintonizado y el secundario al otro lado. La regulación de voltaje resulta de la saturación magnética en la porción del núcleo asociada con el devanado resonante y el secundario. [ 2 ]
El enfoque ferroresonante resulta atractivo por la ausencia de componentes activos, ya que se basa en las características magnéticas de bucle cuadrado del núcleo, que opera en saturación, para absorber las variaciones en la tensión de entrada promedio. Los transformadores saturados proporcionan un método sencillo y robusto para estabilizar una fuente de alimentación de CA.
Los diseños antiguos producían señales de salida con un contenido armónico significativo. Los diseños modernos mejoran la calidad de la forma de onda, pero la salida no es una onda sinusoidal ideal. La acción ferroresonante funciona como limitador de flujo en lugar de regulador de voltaje, pero con una frecuencia de alimentación fija puede mantener un voltaje de salida promedio casi constante incluso cuando el voltaje de entrada varía ampliamente.
Los transformadores ferroresonantes, también conocidos como transformadores de voltaje constante (CVT) o "ferros", son buenos supresores de sobretensiones, ya que proporcionan un alto aislamiento y protección inherente contra cortocircuitos.
Un transformador ferroresonante puede funcionar con un rango de voltaje de entrada de ±40% o más del voltaje nominal.
El factor de potencia de salida se mantiene en el rango de 0,96 o superior desde la mitad hasta la carga máxima.
Debido a que regenera una forma de onda de voltaje de salida, la distorsión de salida, que normalmente es inferior al 4%, es independiente de cualquier distorsión del voltaje de entrada, incluido el efecto de muesca.
La eficiencia a plena carga suele estar entre el 89 % y el 93 %. Sin embargo, a bajas cargas, puede caer por debajo del 60 %. La capacidad de limitación de corriente también se convierte en un inconveniente cuando se utiliza un CVT en aplicaciones con corrientes de irrupción moderadas o altas, como motores, transformadores o imanes. En este caso, el CVT debe dimensionarse para soportar la corriente máxima, lo que obliga a que funcione a bajas cargas y con una eficiencia reducida.
Se requiere un mantenimiento mínimo, ya que los transformadores y condensadores son muy fiables. Algunas unidades incluyen condensadores redundantes para permitir que varios fallen entre inspecciones sin que ello afecte al rendimiento del dispositivo.
La tensión de salida varía aproximadamente un 1,2 % por cada 1 % de variación en la frecuencia de alimentación. Por ejemplo, una variación de 2 Hz en la frecuencia del generador, que es muy grande, produce una variación de la tensión de salida de tan solo un 4 %, lo que tiene poco efecto en la mayoría de las cargas.
Admite una carga del 100 % de la fuente de alimentación conmutada monofásica sin necesidad de reducción de potencia, incluidos todos los componentes neutros.
La distorsión de la corriente de entrada se mantiene por debajo del 8 % de THD incluso cuando se alimentan cargas no lineales con una THD de corriente superior al 100 %.
Las desventajas de las CVT son su mayor tamaño, el zumbido audible y la alta generación de calor causada por la saturación.
Algunos transformadores ferroresonantes tienen control activo. [ 3 ]
Distribución de energía
Los reguladores o estabilizadores de voltaje se utilizan para compensar las fluctuaciones de voltaje en la red eléctrica. Los reguladores de gran tamaño pueden instalarse de forma permanente en las líneas de distribución. Los reguladores portátiles pequeños pueden conectarse entre equipos sensibles y una toma de corriente. Los grupos electrógenos cuentan con reguladores automáticos de voltaje para mantener un voltaje constante ante cambios de carga. El regulador de voltaje compensa el cambio de carga. Los reguladores de voltaje de distribución eléctrica normalmente operan en un rango de voltajes, por ejemplo, de 150 a 240 V o de 90 a 280 V. [ 4 ]
estabilizadores de voltaje de CC
Muchas fuentes de alimentación de CC sencillas regulan la tensión mediante reguladores en serie o en paralelo, pero la mayoría utiliza un regulador en paralelo como diodo Zener , diodo de ruptura por avalancha o tubo regulador de tensión . Cada uno de estos dispositivos comienza a conducir a una tensión específica y conduce la corriente necesaria para mantener su tensión en dicho valor, desviando el exceso de corriente de una fuente de alimentación no ideal a tierra, a menudo a través de una resistencia de valor relativamente bajo para disipar la energía sobrante. La fuente de alimentación está diseñada para suministrar únicamente la corriente máxima que se encuentre dentro de los límites de seguridad del regulador en paralelo.
Si el estabilizador necesita proporcionar más potencia, la salida en derivación se utiliza únicamente para proporcionar la tensión de referencia estándar al dispositivo electrónico, conocido como estabilizador de tensión. El estabilizador de tensión es el dispositivo electrónico capaz de suministrar corrientes mucho mayores bajo demanda.
reguladores activos
Los reguladores activos emplean al menos un componente activo (amplificador), como un transistor o un amplificador operacional . Los reguladores en derivación suelen ser pasivos y sencillos (aunque no siempre), pero siempre ineficientes, ya que (básicamente) disipan el exceso de corriente que no está disponible para la carga. Cuando se requiere mayor potencia, se utilizan circuitos más sofisticados. En general, estos reguladores activos se pueden dividir en varias clases:
- Reguladores de serie lineales
- Reguladores de conmutación
- reguladores SCR
Reguladores lineales
Los reguladores lineales se basan en dispositivos que operan en su región lineal (en contraste, un regulador conmutado se basa en un dispositivo forzado a funcionar como un interruptor de encendido/apagado). Los reguladores lineales también se clasifican en dos tipos:
- reguladores de serie
- reguladores de derivación
En el pasado, se solían usar uno o más tubos de vacío como resistencia variable. Los diseños modernos, como Shakti Servo, utilizan uno o más transistores , posiblemente dentro de un circuito integrado . Los diseños lineales tienen la ventaja de una salida muy "limpia" con poco ruido introducido en su salida de CC, pero suelen ser mucho menos eficientes e incapaces de elevar o invertir la tensión de entrada como las fuentes de alimentación conmutadas. Todos los reguladores lineales requieren una entrada mayor que la salida. Si la tensión de entrada se aproxima a la tensión de salida deseada, el regulador se "desconecta". La diferencia de tensión entre la entrada y la salida en la que esto ocurre se conoce como tensión de desconexión del regulador. Los reguladores de baja caída (LDO) permiten una tensión de entrada mucho menor (es decir, desperdician menos energía que los reguladores lineales convencionales).
Los reguladores lineales completos están disponibles como circuitos integrados. Estos chips vienen en versiones de voltaje fijo o ajustable. Algunos ejemplos de circuitos integrados son el regulador de propósito general 723 y las series 78xx /79xx.
Reguladores de conmutación
Los reguladores de conmutación encienden y apagan rápidamente un dispositivo en serie. El ciclo de trabajo del interruptor determina la corriente promedio. Ajustar el ciclo de trabajo (porcentaje de tiempo de encendido) ajusta la corriente promedio cuando la corriente de carga reduce el voltaje.
Un regulador conmutado funciona de forma similar a un cargador de electrodomésticos. Cuando la batería está baja, se conecta el cargador y se transfiere energía a la batería. Cuando la carga es alta, el cargador se desactiva o se desconecta. Un regulador conmutado realiza ciclos automáticamente entre cientos y decenas de miles de veces por segundo.
El ciclo de trabajo se controla mediante un mecanismo de retroalimentación similar al de un regulador lineal. Dado que el elemento en serie está completamente en conducción o apagado, disipa una cantidad mínima de potencia; esto es lo que confiere eficiencia al diseño conmutado. Los reguladores conmutados también pueden generar voltajes de salida superiores a la entrada o de polaridad opuesta, algo imposible con un diseño lineal. En los reguladores conmutados, el transistor de paso se utiliza como un interruptor controlado y opera en estado de corte o saturado. Por lo tanto, la potencia transmitida a través del transistor de paso se transmite en pulsos discretos en lugar de una corriente continua. Se logra una mayor eficiencia, ya que el transistor de paso funciona como un interruptor de baja impedancia. Cuando el transistor de paso está en corte, no hay corriente y no disipa potencia. De nuevo, cuando el transistor de paso está en saturación , se produce una caída de voltaje insignificante, disipando así una pequeña cantidad de potencia promedio y proporcionando la máxima corriente a la carga. En ambos casos, la potencia desperdiciada en el transistor de paso es mínima y casi toda la potencia se transmite a la carga. Por lo tanto, la eficiencia de una fuente de alimentación conmutada es extraordinariamente alta , en el rango del 70 al 90 %.
Los reguladores de modo conmutado utilizan la modulación por ancho de pulso para controlar el valor promedio de la tensión de salida. El valor promedio de una forma de onda de pulso repetitivo depende del área bajo la forma de onda. Al variar el ciclo de trabajo, la tensión promedio cambia proporcionalmente.
Al igual que los reguladores lineales, también existen reguladores de conmutación casi completos disponibles como circuitos integrados (por ejemplo, LM2676 , TEA1566 de Greenchip , 555 ). A diferencia de los reguladores lineales, estos suelen requerir un inductor para la elevación de tensión o un condensador para la reducción, que actúa como elemento de almacenamiento de energía. [ 5 ] [ 6 ] Los reguladores IC combinan la fuente de tensión de referencia, el amplificador operacional de error y el transistor de paso con limitación de corriente de cortocircuito y protección contra sobrecarga térmica.
Los reguladores conmutados son más propensos al ruido de entrada, al ruido de salida y a la inestabilidad que los reguladores lineales. Sin embargo, ofrecen una eficiencia energética mucho mayor que estos últimos.
reguladores SCR
Los reguladores alimentados por circuitos de corriente alterna pueden usar rectificadores controlados de silicio (SCR) como dispositivo en serie. Cuando la tensión de salida es inferior al valor deseado, el SCR se activa, permitiendo que la electricidad fluya hacia la carga hasta que la tensión de la red eléctrica pase por cero (finalizando el semiciclo). Los reguladores SCR tienen la ventaja de ser muy eficientes y sencillos, pero debido a que no pueden terminar un semiciclo de conducción en curso, no son capaces de regular la tensión con mucha precisión en respuesta a cargas que cambian rápidamente. Una alternativa es el regulador en derivación SCR, que usa la salida del regulador como disparador. Tanto los diseños en serie como en derivación son ruidosos, pero potentes, ya que el dispositivo tiene una baja resistencia de encendido.
Reguladores combinados o híbridos
Muchas fuentes de alimentación utilizan más de un método de regulación en serie. Por ejemplo, la salida de un regulador conmutado puede regularse aún más mediante un regulador lineal. El regulador conmutado acepta un amplio rango de voltajes de entrada y genera eficientemente un voltaje (con cierto ruido) ligeramente superior al voltaje de salida deseado. A continuación, un regulador lineal genera exactamente el voltaje deseado y elimina casi todo el ruido generado por el regulador conmutado. Otros diseños pueden utilizar un regulador SCR como preregulador, seguido de otro tipo de regulador. Una forma eficiente de crear una fuente de alimentación de voltaje variable y salida precisa es combinar un transformador con múltiples tomas con un postregulador lineal ajustable.
Ejemplo de reguladores lineales
Regulador de transistor
En el caso más sencillo, se utiliza un amplificador de base común con la base del transistor regulador conectada directamente a la referencia de voltaje:
Un regulador de transistor simple proporcionará un voltaje de salida U out relativamente constante para cambios en el voltaje U in de la fuente de alimentación y para cambios en la carga R L , siempre que U in supere a U out por un margen suficiente y que no se exceda la capacidad de manejo de potencia del transistor.
La tensión de salida del estabilizador es igual a la tensión del diodo Zener menos la tensión base-emisor del transistor, U Z − U BE , donde U BE suele ser de aproximadamente 0,7 V para un transistor de silicio, dependiendo de la corriente de carga. Si la tensión de salida disminuye por alguna razón externa, como un aumento en la corriente consumida por la carga (lo que provoca un aumento en la tensión colector-emisor para observar la ley de Kirchhoff de las tensiones), la tensión base-emisor del transistor ( U BE ) aumenta, activando aún más el transistor y suministrando más corriente para aumentar nuevamente la tensión de carga.
R v proporciona una corriente de polarización tanto para el diodo Zener como para el transistor. La corriente en el diodo es mínima cuando la corriente de carga es máxima. El diseñador del circuito debe elegir una tensión mínima tolerable en R v , teniendo en cuenta que cuanto mayor sea este requisito de tensión, mayor será la tensión de entrada U in requerida y, por lo tanto, menor será la eficiencia del regulador. Por otro lado, valores más bajos de R v conllevan una mayor disipación de potencia en el diodo y características de regulador inferiores. [ 7 ]
R v viene dado por
dónde
- min V R es el voltaje mínimo que debe mantenerse a través de R v ,
- min I D es la corriente mínima que debe mantenerse a través del diodo Zener,
- max I L es la corriente de carga de diseño máxima,
- h FE es la ganancia de corriente directa del transistor ( I C / I B ). [ 7 ]
Regulador con amplificador diferencial
La estabilidad del voltaje de salida se puede aumentar significativamente utilizando un amplificador diferencial , posiblemente implementado como un amplificador operacional :
En este caso, el amplificador operacional impulsa el transistor con más corriente si el voltaje en su entrada inversora cae por debajo de la salida de la referencia de voltaje en la entrada no inversora. El uso del divisor de voltaje (R1, R2 y R3) permite elegir un voltaje de salida arbitrario entre U z y U in .
Especificación del regulador
La tensión de salida solo puede mantenerse constante dentro de los límites especificados. La regulación se especifica mediante dos mediciones:
- La regulación de carga es el cambio en el voltaje de salida para un cambio dado en la corriente de carga (por ejemplo, "típicamente 15 mV, máximo 100 mV para corrientes de carga entre 5 mA y 1,4 A, a una temperatura y voltaje de entrada específicos").
- La regulación de línea o regulación de entrada es el grado en que la tensión de salida cambia con los cambios en la tensión de entrada (de alimentación), ya sea como una relación entre el cambio de salida y el de entrada (por ejemplo, "normalmente 13 mV/V") o como el cambio de tensión de salida en todo el rango de tensión de entrada especificado (por ejemplo, "más o menos un 2 % para tensiones de entrada entre 90 V y 260 V, 50-60 Hz").
Otros parámetros importantes son:
- El coeficiente de temperatura del voltaje de salida es la variación con la temperatura (posiblemente promediada en un rango de temperatura determinado).
- La precisión inicial de un regulador de voltaje (o simplemente "la precisión del voltaje") refleja el error en el voltaje de salida para un regulador fijo sin tener en cuenta la temperatura ni los efectos del envejecimiento en la precisión de salida.
- Mide la deriva inducida por la temperatura; cuantifica cuánto varía el voltaje de salida debido a las variaciones de temperatura.
- El valor promedio del coeficiente de temperatura (tempco) es generalmente un promedio sobre el rango de temperatura de funcionamiento especificado, no una pendiente incremental medida en un solo punto.
- La tensión de caída es la diferencia mínima entre la tensión de entrada y la de salida para la cual el regulador aún puede suministrar la corriente especificada. Esta diferencia entre la tensión de entrada y la de salida, a partir de la cual el regulador deja de mantener la regulación, se denomina tensión de caída. Una mayor reducción de la tensión de entrada resultará en una reducción de la tensión de salida. Este valor depende de la corriente de carga y de la temperatura de la unión.
- La corriente de irrupción , también conocida como corriente de pico de entrada o corriente de encendido, es la corriente de entrada máxima e instantánea que consume un dispositivo eléctrico al encenderse. Esta corriente suele durar medio segundo o unos pocos milisegundos, pero a menudo es muy elevada, lo que la hace peligrosa, ya que puede degradar y quemar componentes gradualmente (durante meses o años), especialmente si no existe protección contra la corriente de irrupción. Los transformadores de corriente alterna o los motores eléctricos en los reguladores automáticos de voltaje pueden consumir y suministrar varias veces su corriente nominal a plena carga durante algunos ciclos de la forma de onda de entrada al encenderse. Los convertidores de potencia también suelen tener corrientes de irrupción mucho mayores que sus corrientes en estado estacionario, debido a la corriente de carga de la capacitancia de entrada.
- Se definen valores máximos absolutos para los componentes del regulador, especificando las corrientes de salida continuas y de pico que se pueden utilizar (a veces limitadas internamente), la tensión de entrada máxima, la disipación de potencia máxima a una temperatura determinada, etc.
- El ruido de salida ( ruido blanco térmico ) y la impedancia dinámica de salida se pueden especificar como gráficos en función de la frecuencia, mientras que el ruido de rizado de salida (zumbido de la red eléctrica o ruido de conmutación) se puede expresar como voltajes pico a pico o RMS , o en términos de sus espectros.
- La corriente de reposo en un circuito regulador es la corriente que se consume internamente, no disponible para la carga, que normalmente se mide como la corriente de entrada cuando no hay ninguna carga conectada y, por lo tanto, es una fuente de ineficiencia (algunos reguladores lineales son, sorprendentemente, más eficientes con cargas de corriente muy bajas que los diseños conmutados debido a esto).
- La respuesta transitoria es la reacción de un regulador ante un cambio repentino en la corriente de carga (denominado transitorio de carga ) o en la tensión de entrada (denominado transitorio de línea ). Algunos reguladores tienden a oscilar o presentan un tiempo de respuesta lento, lo que en algunos casos puede generar resultados indeseados. Este valor difiere de los parámetros de regulación, ya que estos definen la situación estable. La respuesta transitoria muestra el comportamiento del regulador ante un cambio. Estos datos suelen figurar en la documentación técnica del regulador y dependen de la capacitancia de salida.
- La protección contra inserción en espejo significa que un regulador está diseñado para usarse cuando se aplica un voltaje, generalmente no superior al voltaje máximo de entrada del regulador, a su pin de salida mientras su terminal de entrada está a bajo voltaje, libre de voltaje o conectado a tierra. Algunos reguladores pueden soportar esta situación de forma continua. Otros solo la soportan durante un tiempo limitado, como 60 segundos (generalmente especificado en la hoja de datos). Por ejemplo, esta situación puede ocurrir cuando un regulador de tres terminales se monta incorrectamente en una placa de circuito impreso, con el terminal de salida conectado a la entrada de CC no regulada y la entrada conectada a la carga. La protección contra inserción en espejo también es importante cuando un circuito regulador se usa en circuitos de carga de baterías, cuando la alimentación externa falla o no se enciende y el terminal de salida permanece al voltaje de la batería.
Véase también
Referencias
- ↑ Donald G. Fink, H. Wayne Beatty, Manual estándar para ingenieros eléctricos, undécima edición , McGraw Hill, 1978, ISBN 0-07-020974-X, página 7-30
- ↑ Norma IEEE para reguladores de voltaje ferroresonantes , IEEE, doi : 10.1109/IEEESTD.1999.90070 , consultado el 17 de febrero de 2026.
- ↑ Finzi, LA; Lavi, Abrahim (enero de 1963). "El transformador ferroresonante controlado" . Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, Part I: Communication and Electronics . 81 (6): 414– 419. doi : 10.1109/TCE.1963.6591370 . ISSN 0097-2452 .
- ↑ Guo, Min; Jin, Qingren; Yao, Zhiyang; Chen, Weidong (2020). "Análisis de la causa del problema de baja tensión y la efectividad de la regulación de tensión en un área de distribución" . IOP Conference Series: Earth and Environmental Science . 440 (3) 032128. Bibcode : 2020E & ES..440c2128G . doi : 10.1088/1755-1315/440/3/032128 . S2CID 216305194 .
- ↑ Fuente de alimentación integrada Texas Instruments LM2825, convertidor CC-CC de 1 A , consultado el 19/09/2010.
- ↑ Reguladores μModule de Linear Technology , consultado el 8 de marzo de 2011
- 1 2 Alley, Charles; Atwood, Kenneth (1973). Ingeniería electrónica . Nueva York y Londres: John Wiley & Sons. pág. 534. ISBN 0-471-02450-3.
Lecturas adicionales
- Manual de reguladores de voltaje lineales y conmutados ; ON Semiconductor; 118 páginas; 2002; HB206/D. (Descarga gratuita en PDF)
- Regulación de voltaje
- circuitos analógicos
- Estabilidad de voltaje
