¿Qué es un regulador de voltaje?
Un regulador de voltaje es un dispositivo eléctrico cuyo único propósito es mantener un voltaje de salida constante. Proporciona el voltaje de salida deseado independientemente de cualquier cambio en el voltaje de entrada o las condiciones de carga. Los circuitos electrónicos dependen de los reguladores de voltaje, ya que requieren un suministro de voltaje estable para evitar daños.
¿Cómo funciona un regulador?
El regulador de voltaje utiliza el principio de un sistema de control de retroalimentación. Se basa en bucles de control de retroalimentación negativa.
Se proporciona una señal de voltaje de referencia al circuito comparador junto con la señal de retroalimentación del controlador. El circuito comparador compara ambos valores y envía la señal de error al controlador. El controlador regula el voltaje de salida utilizando la señal de error del comparador.
Tipos de reguladores de voltaje
En todo el mundo, los reguladores de voltaje son el componente eléctrico más común en cualquier máquina o dispositivo. Hay dos tipos fundamentales de reguladores de voltaje:
- Regulador de voltaje lineal
- Regulador de voltaje de conmutación
Reguladores Lineales
Un regulador de voltaje lineal funciona como un divisor de voltaje. La resistencia del regulador lineal varía con la carga conectada y el voltaje de entrada. Por lo tanto, es capaz de suministrar una señal de tensión constante.
Ventajas y desventajas
Los reguladores lineales tienen muchas ventajas, por ejemplo, proporcionan un bajo voltaje de ondulación, lo que significa menos fluctuación en la señal de voltaje de salida. Tiene un tiempo de respuesta rápido. Además, tiene baja interferencia electromagnética y menos ruido.
La eficiencia del regulador de voltaje lineal es baja y disipa mucho calor, por lo que se necesita un disipador de calor. También requiere más espacio. Una de las principales desventajas es que el voltaje de salida no puede exceder el voltaje de entrada.
Tipos de reguladores de voltaje lineal
- Derivación
Un regulador de derivación se utiliza para circuitos de baja potencia. Funciona dirigiendo la corriente lejos de la carga y enviándola al suelo. Proporciona un camino desde el voltaje de entrada hasta una resistencia variable que está conectada a tierra. Tiene una eficiencia muy baja pero como la corriente desperdiciada tiene un valor muy bajo, se desprecia.
Aplicaciones
Se utiliza para absorber corriente (circuitos disipadores)
Amplificadores
Fuentes de alimentación de tensión
Circuitos electrónicos que necesitan una referencia de voltaje precisa
- Serie
La operación de un regulador de voltaje en serie depende del componente variable que está conectado con la carga. Cuando se cambia la resistencia del componente variable, la caída de voltaje en el componente también cambia. Usando esta técnica, el voltaje a través de la carga permanece igual.
Una de las principales ventajas es que, dado que el componente variable y la carga están conectados en serie, la corriente que fluye a través de ellos es la misma. Por lo tanto, la carga usa efectivamente la corriente. Lo que lo hace más eficiente que un regulador de derivación.
Reguladores de voltaje de conmutación
Los reguladores de voltaje de conmutación consisten en un dispositivo en serie que se enciende y apaga repetidamente a alta frecuencia. El ciclo de trabajo se utiliza para controlar la cantidad de carga suministrada a la carga. El ciclo de trabajo está controlado por un sistema de retroalimentación que es muy similar al del regulador lineal. Los reguladores de conmutación tienen una alta eficiencia porque la carga está encendida o apagada, lo que significa que no disipa energía cuando está apagada.
El regulador de conmutación es superior al regulador lineal cuando se trata del voltaje de salida. Porque puede suministrar una señal de voltaje de salida que puede ser mayor que el voltaje de entrada. Además, incluso puede generar una señal de voltaje de polaridad opuesta.
Tipos de reguladores de conmutación
- Reguladores Step Up (Boost)
También conocidos como reguladores elevadores, los reguladores elevadores generan una señal de voltaje de salida más alta al aumentar la señal de voltaje de entrada. Este tipo de regulador se usa más comúnmente para alimentar múltiples LED.
El propósito de este regulador es aumentar, disminuir o invertir la señal de voltaje. Además, también se le llama circuito inversor de voltaje. La polaridad opuesta se logra mediante la acción de polarización directa e inversa del diodo. Durante el tiempo de inactividad, el circuito carga el capacitor y cuando el capacitor está completamente cargado, suministra la salida de polaridad opuesta. La eficiencia de este tipo de regulador de voltaje es muy alta.
- Regulador Step Down (Buck)
Step Down regulators are also called buck regulators. They supply a lower regulated output voltage signal from a higher unregulated input voltage signal.
- Step Up/Step Down (Boost/Buck)
Los reguladores reductores también se denominan reguladores reductores. Suministran una señal de voltaje de salida regulada más baja desde una señal de voltaje de entrada no regulada más alta.
Regulador de voltaje de transistores
Los diodos Zener tienen un modo por el cual pueden actuar como un regulador de voltaje. Este modo se conoce como operación de tensión de ruptura inversa. Durante este modo, el diodo Zener mantiene una señal de voltaje de CC de salida constante mientras que la señal de voltaje de ondulación de CA está completamente bloqueada.
Aplicaciones de los reguladores de voltaje
Hay muchas aplicaciones de los reguladores de voltaje. Uno de los ejemplos más habituales es el cargador de móvil. El adaptador se suministra con una señal de CA. Sin embargo, la señal de voltaje de salida es una señal de CC regulada.
Todas las fuentes de alimentación del mundo utilizan un regulador de voltaje para proporcionar el voltaje de salida deseado. Computadoras, televisores, computadoras portátiles y todo tipo de dispositivos funcionan con este concepto.
Los circuitos electrónicos pequeños dependen de reguladores para funcionar. Incluso la más mínima fluctuación en la señal de voltaje puede dañar los componentes de un circuito como los circuitos integrados.
Cuando se trata de sistemas de generación de energía, los reguladores de voltaje juegan un papel esencial en su funcionamiento. Una planta de energía solar genera electricidad en función de la intensidad de la luz solar. Necesita un regulador para asegurar una señal de salida constante regulada.
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