Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es la regulación de voltaje?
Un regulador de voltaje es un dispositivo electrónico o eléctrico que puede mantener el voltaje de la fuente de alimentación dentro de los límites adecuados. El equipo eléctrico conectado a la fuente de voltaje debe tener el valor del voltaje. El voltaje de la fuente debe estar en un cierto rango que sea aceptable para los equipos conectados. Este propósito se cumple implementando un regulador de voltaje.
Un regulador de voltaje, como sugiere el mismo, regula el voltaje, independientemente de los ajustes en el voltaje de entrada o la carga conectada. Funciona como un escudo para los dispositivos de protección contra daños. Puede regular tanto tensiones AC como DC, dependiendo de su diseño.
Tipos de reguladores de voltaje
Hay dos tipos principales de reguladores de voltaje disponibles:
- Reguladores de voltaje lineal
- Reguladores de voltaje de conmutación
Estos pueden clasificarse además en reguladores de voltaje más específicos, como se analiza a continuación.
Regulador de voltaje lineal
Este tipo de regulador de voltaje actúa como divisor de voltaje . Emplea FET en la región óhmica. La salida constante se mantiene variando la resistencia del regulador de voltaje con respecto a la carga. Generalmente, estos tipos de reguladores de voltaje son de dos tipos:
- Regulador de voltaje en serie
- Regulador de voltaje en derivación
Regulador de voltaje en serie
Implementa un elemento variable posicionado en serie con la carga conectada. La salida constante se sostiene variando la resistencia de este elemento con respecto a la carga. Son de dos tipos que se describen a continuación.
Regulador de voltaje en serie de transistores discretos
Aquí, en el diagrama de bloques, podemos ver que una entrada no regulada se alimenta primero a un controlador . En realidad, controla la magnitud del voltaje de entrada y se le da a la salida. Esta salida se envía al circuito de retroalimentación. Es muestreado por el circuito de muestreo y entregado al comparador. Allí se compara con el voltaje de referencia y se devuelve a la salida.
Aquí, el circuito comparador dará una señal de control al controlador siempre que haya un aumento o disminución en el voltaje de salida. Por lo tanto, el controlador reducirá o aumentará el voltaje al rango aceptable para que se obtenga un voltaje sostenido como salida.
Diodo Zener como regulador de voltaje
Cuando se utiliza un diodo Zener como regulador de voltaje, se lo conoce como regulador de voltaje en serie de transistores controlados por Zener o como regulador de voltaje seguidor de emisor. Aquí, el transistor utilizado es seguidor de emisor (consulte la figura siguiente). El emisor y los terminales del colector del transistor de paso en serie utilizado aquí están en serie con respecto a la carga. El elemento variable es un transistor y el diodo Zener suministrará el voltaje de referencia.
Regulador de voltaje de derivación
El regulador de voltaje en derivación proporciona una forma de que el voltaje de suministro llegue al suelo con la ayuda de una resistencia variable. Desde la carga, la corriente se desvía de la carga al suelo. Simplemente podemos decir que este regulador puede absorber corriente y es menos eficiente en comparación con el regulador de voltaje en serie. Las aplicaciones incluyen amplificadores de error, monitoreo de voltaje, limitadores de corriente de precisión, etc. Son de dos tipos que se describen a continuación.
Regulador de voltaje de derivación de transistor discreto
Aquí, la corriente se desvía lejos de la carga. El controlador derivará una parte de la corriente total que es desarrollada por la entrada no regulada que se le da a la carga. La regulación de voltaje tiene lugar a través de la carga.
Aquí, el circuito comparador dará una señal de control al controlador siempre que haya un aumento o disminución en el voltaje de salida debido a la variación en la carga. Por lo tanto, el controlador derivará la corriente adicional de la carga para obtener un voltaje sostenido como salida.
Regulador de voltaje de derivación de transistor controlado por Zener
Aquí, la tensión no regulada es directamente proporcional a la caída de tensión que se produce en la resistencia en serie. Esta caída de voltaje está relacionada con la corriente dada a la carga. El voltaje de salida está relacionado con el voltaje del emisor de la base del transistor (V BE ) y el diodo Zener.
| Ventajas del regulador de voltaje lineal | Desventajas del regulador de voltaje lineal |
| El diseño es muy simple | Baja eficiencia |
| Menor ondulación de salida | El requisito de espacio es grande |
| El tiempo de respuesta es rápido | No se puede aumentar el voltaje |
| Menos ruido | A veces se requiere un disipador de calor |
Regulador de voltaje de conmutación
Este regulador enciende y apaga rápidamente un dispositivo en serie. Al igual que los reguladores lineales, aquí se incorpora un mecanismo de retroalimentación para controlar la cantidad de carga transportada a la carga. Esta cantidad se establece como el ciclo de trabajo del interruptor. El voltaje de salida puede ser mayor o la polaridad de la salida puede ser opuesta a la de la entrada usando este regulador de voltaje .
Este es un regulador de voltaje de alta eficiencia. Tres tipos diferentes son el regulador de voltaje elevador, el regulador de voltaje reductor y el regulador de voltaje elevador / reductor. El diagrama de circuito más simplificado de un regulador de voltaje de conmutación se muestra a continuación.
| Ventajas del regulador de voltaje de conmutación | Desventajas del regulador de voltaje de conmutación |
| La eficiencia es muy alta. | Diseño complejo |
| El tamaño y el peso son muy reducidos. | Costoso |
| Es posible aumentar o reducir o invertir o reducir / impulsar. | El ruido es alto |
| Menos ruido | El tiempo de recuperación transitorio requiere mucho tiempo |
Aplicación de reguladores de voltaje
Las aplicaciones para reguladores de voltaje incluyen:
- Sistema de distribución de energía
- Alternador de automóvil
- Planta generadora de la central eléctrica
- Fuentes de alimentación para computadora
