Articulo de referencia

Fuente de alimentación regulada

Una fuente de alimentación regulada es un circuito integrado que convierte la corriente alterna (CA) no regulada en corriente continua (CC) constante. Mediante un rectificador, ...

Una fuente de alimentación regulada es un circuito integrado que convierte la corriente alterna (CA) no regulada en corriente continua (CC) constante. Mediante un rectificador, transforma la alimentación de CA en CC. Su función es suministrar un voltaje (o, con menos frecuencia, una corriente) estable a un circuito o dispositivo que debe operar dentro de ciertos límites de alimentación. La salida de la fuente de alimentación regulada puede ser alterna o unidireccional, pero casi siempre es CC ( corriente continua ). [ 1 ] El tipo de estabilización utilizado puede limitarse a garantizar que la salida se mantenga dentro de ciertos límites bajo diversas condiciones de carga, o bien puede incluir la compensación de variaciones en su propia fuente de alimentación. Esto último es mucho más común hoy en día.

Aplicaciones

Fuente de alimentación de banco variable de CC

Fuente de alimentación de sobremesa de CC variable, con pantalla digital que muestra la corriente (izquierda) y la tensión (derecha), y tres conectores banana ( + , tierra , -). Otras fuentes de alimentación pueden usar el orden inverso para los indicadores y conectores, y dos colores diferentes para los indicadores.

Una fuente de alimentación de banco generalmente se refiere a una fuente de alimentación capaz de suministrar una variedad de voltajes de salida útiles para pruebas de circuitos electrónicos (BE), posiblemente con variación continua del voltaje de salida, o solo algunos voltajes preestablecidos. Algunas tienen múltiples rangos seleccionables de límites de corriente/voltaje que tienden a ser antiproporcionales . [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]

Una fuente de alimentación de laboratorio ("lab") normalmente implica una fuente de alimentación de sobremesa precisa, mientras que una fuente de alimentación balanceada o de seguimiento se refiere a fuentes de alimentación duales para usar cuando un circuito requiere rieles de alimentación tanto positivos como negativos.

Tipos

Existen fuentes de alimentación de sobremesa variables tanto lineales (con transformador primero) como conmutadas (con rectificador de puente completo primero), cada una con un conjunto diferente de ventajas y desventajas:

Lineal

El tipo lineal produce muy poco ruido (o "voltaje de rizado") y es menos propenso a interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencia externas (EMI, RFI), lo que lo hace preferible para equipos de audio y aplicaciones relacionadas con la radio y para alimentar circuitos delicados. [ 5 ] Las fuentes de alimentación lineales también tienen menos piezas que puedan fallar, lo que aumenta su longevidad, [ a ] ​​y tienen una respuesta transitoria más rápida . Las fuentes de alimentación de banco variables lineales existen desde hace más tiempo, al menos desde la década de 1980. [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] Las fuentes de alimentación lineales suelen hacer clics al ajustar el voltaje, debido al ajuste entre las tomas del transformador. Esto se hace para reducir la energía desperdiciada en calor al ensanchar o estrechar la sección seleccionada del lado secundario del transformador para que esté lo más cerca posible del voltaje de salida seleccionado por el usuario. [ 9 ] [ 10 ]

Traspuesta

Las fuentes de alimentación conmutadas son más ligeras, eficientes y compactas con una potencia nominal similar, lo que las hace adecuadas para aplicaciones de alta potencia. Su mayor eficiencia implica una menor producción de calor con la misma potencia de salida, lo que reduce el desperdicio de energía y la necesidad de refrigeración. Además, pueden operar con un rango de voltaje de entrada de red más amplio , generalmente entre 110 y 240 voltios, en lugar de un segmento de aproximadamente veinte voltios en un solo extremo del rango, lo que permite su uso internacional. Una tecnología de conmutación similar se utiliza en adaptadores de CA que cargan dispositivos alimentados por batería, como teléfonos móviles , computadoras portátiles y bicicletas eléctricas . [ 11 ]

Otro

Algunas fuentes de alimentación de alta corriente tienen una salida en la parte posterior para operar con corrientes elevadas. Sus polos son más grandes para soportar dichas corrientes y, por lo general, están cubiertos inicialmente por tapas de plástico. Los polos se pueden conectar a pinzas de cocodrilo del tamaño adecuado . [ 12 ] [ 2 ]

Funcionalidad y controles

El panel frontal suele tener indicadores LED para "CV" (" tensión constante ") y "CC" (" corriente constante "). Cuando la corriente que requiere la carga supera el límite establecido por el usuario, la fuente de alimentación cambia automáticamente al modo de corriente constante, regulando la tensión lo suficiente como para evitar que se sobrepase dicho límite.

Los controles varían entre los diferentes modelos de fuentes de alimentación. Muchos cuentan con perillas giratorias para ajustar el voltaje y la corriente, cada una generalmente con una perilla de ajuste grueso y otra de ajuste fino. La primera ajusta el parámetro en todo el rango, mientras que la segunda facilita el ajuste dentro de un rango pequeño. Algunos modelos carecen de la perilla de ajuste fino para la corriente, ya que la corriente eléctrica consumida viene determinada por la carga a un voltaje dado, por lo que no es tan importante regularla con precisión. [ 13 ]

Algunos modelos, generalmente de gama alta, están equipados con funciones adicionales como un botón para alternar la potencia de salida sin tener que encender/apagar todo el dispositivo, una memoria para accesos directos a combinaciones de voltaje/corriente, una opción para cortar automáticamente la energía al alcanzar un límite de corriente especificado por el usuario ("protección contra sobrecorriente"), así como protección contra sobretensión que corta la energía si el voltaje externo supera la salida, pantallas indicadoras con más dígitos (cuatro o cinco en lugar de tres), control de voltaje digital en lugar de analógico y la capacidad de bloquear la configuración de potencia para evitar ajustes accidentales. [ 14 ] Además de los medidores de voltaje/corriente de salida, algunos están equipados con un medidor de potencia (vatios ) que indica el producto de ambos en tiempo real y un puerto de carga USB . [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

Muchos modelos tienen un asa en la parte superior para facilitar su transporte. Para la refrigeración, se puede utilizar un disipador de calor , un ventilador o ambos. Los disipadores de calor pueden montarse externa o internamente. Los disipadores de calor son silenciosos, mientras que los ventiladores son más eficaces para la refrigeración. La velocidad del ventilador puede ajustarse en función de la temperatura o la corriente de salida; la primera enfría más rápido en reposo o con baja corriente durante la salida de potencia intermitente, mientras que la segunda proporciona información acústica sobre la cantidad de corriente de salida. [ 13 ] [ 17 ]

Algunas fuentes de alimentación tienen dos canales de salida. Estas pueden utilizarse en escuelas, ya que una unidad multicanal suele ser más económica que dos unidades separadas debido al hardware compartido. Las de gama alta permiten conectar internamente dos canales a un circuito en serie para duplicar el límite de voltaje. Pocas fuentes de alimentación cuentan con un tercer canal de salida auxiliar, que suele ser menos potente. Generalmente se ubica cerca del borde derecho o en el centro. [ 18 ] [ 19 ]

Las fuentes de alimentación de sobremesa equipadas con un panel de voltímetro integrado para medir voltajes externos existían en la década de 1990, y posiblemente antes, pero los multímetros portátiles han hecho que esa característica sea obsoleta. [ 6 ]

Otras aplicaciones

Las fuentes de alimentación de voltaje fijo como estas y los adaptadores de CA están optimizados para soportar altas corrientes por unidad de espacio físico a un voltaje constante determinado. Debido a que están optimizados para un voltaje específico en lugar de un rango, tienden a ser más compactos con una potencia de salida similar.

Topología y tecnología

Se han utilizado numerosas topologías desde la invención de la alimentación regulada. Las primeras tecnologías incluían resistencias de hierro-hidrógeno , transformadores resonantes, resistencias no lineales, resistencias de carga, tubos estabilizadores de neón, reguladores de contacto vibratorio, etc.

Las fuentes de alimentación reguladas modernas suelen utilizar un transformador, un rectificador de puente de diodos de silicio, un condensador de filtro y un circuito integrado regulador de voltaje . Existen variaciones, como fuentes con múltiples líneas de voltaje, reguladores variables, líneas de control de potencia, circuitos discretos, etc. Las fuentes de alimentación con regulador de modo conmutado también incluyen un inductor.

En ocasiones, las fuentes de alimentación reguladas pueden ser mucho más complejas. Un ejemplo es la fuente de alimentación de un televisor de los años 80, que utilizaba la interacción bidireccional entre la fuente principal y la etapa de salida de línea para funcionar, generando un rango de voltajes de salida con distintos grados de estabilización. Dado que ninguna etapa podía arrancar sin que la otra estuviera en funcionamiento, la fuente también incluía un sistema de arranque por impulsos para ponerla en marcha. Además, la fuente monitorizaba los voltajes en el circuito de alimentación del televisor y se apagaba si estos se salían de las especificaciones. Para aplicaciones especiales, las fuentes de alimentación pueden llegar a ser aún más complejas.

Referencias

  1. Una fuente de alimentación conmutada de calidad puede durar más que una lineal mal diseñada, pero como las fuentes de alimentación lineales dependen de menos componentes delicados, tienden a ser menos propensas a fallar.
  1. Fuentes de alimentación reguladas en Google Libros
  2. ^ " Bedienungsanleitung Labornetzgerät PS900W" (PDF) (en alemán). 2017 . Consultado el 21 de agosto de 2021 .
  3. "Modelo 382260 Fuente de alimentación de CC conmutada 3 en 1 de 80 W" (PDF) . www.sparkfun.com .
  4. "Fuente de alimentación de CC conmutada modelo N93CX - Manual del propietario" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 21/08/2021.
  5. "Fuentes de alimentación lineales frente a fuentes de alimentación conmutadas" . Tecnología de conversión avanzada . Consultado el 25 de agosto de 2021 .
  6. ^ " Bausatzanleitung Labornetzgerät UNIWATT NG 304 (0...30V / 0...3A)" (PDF) (en alemán). 1997.
  7. ^ Roggenhofer, Peter (1988). "Labor-Netzgerät Uniwatt NG-500 Power-S Beha-Amprobe;" . www.radiomuseum.org (en alemán).
  8. "Fuentes de alimentación lineales para audiófilos: una experiencia más cercana al sonido en vivo" . Audio Bacon . 29 de junio de 2018. Consultado el 25 de agosto de 2021 .
  9. "StackPath" . www.ecmweb.com . 1999-11-01 . Consultado el 25 de agosto de 2021. El uso de una toma cambia la relación de voltaje de un transformador para que su voltaje secundario se mantenga en el valor nominal.
  10. "Comprensión del funcionamiento de las fuentes de alimentación lineales" (PDF) . 4 de febrero de 2005. Consultado el 25 de agosto de 2021 .
  11. "Fuente de alimentación lineal frente a fuente de alimentación conmutada: ventajas y desventajas" . resources.pcb.cadence.com . 2020. Consultado el 21 de agosto de 2021 .
  12. Fuente de alimentación de laboratorio Geti PS3020 0-30V/ 0-20A
  13. 1 2 Voltcraft (2015). "INSTRUCCIONES DE FUNCIONAMIENTO – UNIDAD DE FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE LABORATORIO (LPS 1305)" (PDF) . asset.conrad.com . pág. 4. Consultado el 22 de agosto de 2021 . 
  14. «Manual de usuario Korad KA3005D-2S» (PDF) . 2012.
  15. "Manual de usuario de la fuente de alimentación de CC PS-3010DF" (PDF) . Long Wei.(a través del manual - Dr.meter )
  16. El DPS-305BF tiene cuatro dígitos después del punto decimal en el medidor de corriente, pero solo dos en el medidor de voltaje.
  17. ^ " Prueba de Labornetzteil: Korad / RND 320 KA3005P - con vídeos" . afug-info.de (en alemán). INFORMACIÓN FUGADA. Diciembre de 2018 . Consultado el 26 de septiembre de 2021 .
  18. Voltcraft VLP 2403 PRO : salidas A y B con 0-40V 3A, salida C con 3-6V 2A
  19. "Diseño de fuentes de alimentación: conmutadas frente a lineales" . Blog Simply Smarter Circuitry . 23 de octubre de 2014. Consultado el 25 de agosto de 2021 .