Fuente De Alimentación - Especificaciones, Regulación, Estabilidad Y Sobretensión.

A la hora de elegir y comprar una fuente de alimentación es necesario ser capaz de entender las especificaciones dadas en la hoja de datos para poder seleccionar una fuente de alimentación con el rendimiento adecuado.

Hay varias especificaciones utilizadas para detallar el rendimiento de las fuentes de alimentación. Cada una detalla un aspecto diferente del rendimiento de una fuente de alimentación, y dependiendo de la aplicación, algunas serán más importantes que otras.

Las fuentes de alimentación pueden ser lineales, utilizando un regulador de tensión lineal, o fuentes de alimentación conmutadas. Ambos tipos son ampliamente utilizados, pero a menudo en ellos se utilizan diferentes aplicaciones como resultado de sus diferentes características.

Especificaciones de tensión y corriente

Las principales especificaciones de las fuentes de alimentación son los parámetros de tensión y corriente de salida. En cuanto a la tensión, la fuente de alimentación puede ser fija o puede tener una salida variable. Es necesario comprobar si la fuente de alimentación tiene una salida fija o variable.

Lee: Que Es Un Circuito Multiplicador De Capacitancia De Transistores Y Sus Ejemplos.

Mira TambiénCómo Evitar Un Cortocircuito

Si la fuente de alimentación tiene una salida fija habrá un pequeño ajuste que se puede hacer y puede ser necesario comprobar que se puede ajustar al valor requerido si la tensión requerida no es exactamente la citada en la hoja de especificaciones. Si la fuente de alimentación tiene un rango variable, es necesario asegurarse de que cubre el rango requerido.

En cuanto a la corriente, hay que asegurarse de que la fuente de alimentación sea capaz de proporcionar el nivel de corriente requerido y de que tenga cierto margen más allá de ese requisito mínimo.

Al calcular los requisitos de la especificación de la fuente de alimentación para la corriente es necesario tener en cuenta lo que se denomina corriente de entrada. Esta corriente de entrada se produce cuando se enciende un elemento y se consume una gran cantidad de corriente para cargar los condensadores, etc. Esta corriente de arranque puede ser varias veces superior a la corriente de funcionamiento ordinaria.

Regulación de la línea

Las especificaciones de las fuentes de alimentación detallan las cifras de un parámetro denominado "regulación de línea". Se ha comprobado que cuando la línea o la tensión de entrada cambia, se puede observar una pequeña variación en la salida. La cifra de regulación de línea detalla este cambio.

Es importante asegurar que si la tensión de la salida es crítica, entonces la regulación de línea es tal que no se sale de los límites de tensión de salida requeridos con las variaciones de línea esperadas.

También es necesario añadir esto a cualquier otra variación de la tensión de salida de la fuente de alimentación, como la regulación de la carga y la estabilidad del tiempo y la temperatura.

Cómo Funciona Un Resistor

La especificación de la regulación de la línea se indica normalmente en milivoltios para una variación de entrada determinada. También puede expresarse como un porcentaje de la tensión de salida y normalmente debería ser de unos pocos milivoltios (por ejemplo, 5 mV) o alrededor del 0,01% de la tensión de salida máxima para la mayoría de las fuentes de alimentación para un cambio de la tensión de línea en cualquier lugar dentro del rango de funcionamiento.

Regulación de la carga

Otra especificación importante de las fuentes de alimentación es la llamada "regulación de carga". Se ha comprobado que cuando se añade una carga a la salida de una fuente de alimentación, la tensión en los terminales puede caer ligeramente. Obviamente, esto no es deseable porque la tensión de salida debería permanecer exactamente constante en un mundo ideal.

La variación de la carga de la fuente de alimentación suele indicarse como una variación en milivoltios o como un porcentaje de la tensión de salida máxima. Normalmente puede ser de unos pocos milivoltios (por ejemplo, 5 mV) o del 0,01% para un cambio de carga por pasos de 0 a 100% de carga. Normalmente se indica para una tensión de línea constante y a temperatura constante.

También puede ocurrir que haya una notable caída de tensión a lo largo de los cables desde la fuente de alimentación hasta la carga. Obviamente, esto puede reducirse utilizando cables más gruesos que tengan una menor resistencia. Sin embargo, algunas fuentes de alimentación tienen terminales adicionales para la detección remota.

Cómo Funciona un Giroscopio

Al utilizar la detección remota, la fuente de alimentación se conecta a la carga de la forma normal, pero se utilizan cables adicionales para detectar la tensión real en la carga. Estos cables no transportan prácticamente ninguna corriente y, además de ser mucho más finos, no tendrán prácticamente ninguna caída de tensión a lo largo de ellos.

Detectan la tensión en la carga y devuelven esta información a la fuente de alimentación para que el circuito regulador de tensión regule la tensión en la carga y no la de la salida de la fuente de alimentación.

Ondulación y ruido

Los parámetros de ondulación y ruido son otra especificación importante de la fuente de alimentación. Es posible que el ruido y otros impulsos en la línea de alimentación se transfieran a la salida del circuito que está siendo alimentado. Para minimizar esto, especialmente en el caso de los circuitos sensibles, es necesario asegurarse de que las líneas de alimentación sean lo más limpias posible.

El rizado y el ruido en la salida se combinan como una única especificación. En el caso de las fuentes lineales, la frecuencia del rizado suele ser el doble de la frecuencia de la línea. En el caso de las fuentes de alimentación conmutadas, el rizado y los picos se deben a la acción de conmutación de la fuente.

Los componentes de ondulación suelen indicarse como cifras RMS, pero en el caso de las fuentes de alimentación conmutadas es más útil una medición pico a pico porque muestra la magnitud de los picos derivados de la conmutación.

La mayoría de las fuentes de alimentación buenas deberían ofrecer cifras de ruido y ondulación superiores a 10 mV RMS y, en el caso de las fuentes de conmutación, deberían alcanzarse cifras de 50mV o menos en muchos casos, aunque las fuentes de corriente muy alta pueden tener valores ligeramente superiores.

Diferencias Entre Cable Trifásico Y Monofásico

Estabilidad de la temperatura

La temperatura es una de las principales causas de que cambien las condiciones del circuito, y en el caso de las fuentes de alimentación, tanto las lineales como las conmutadas, puede provocar cambios en la tensión de salida.

Las referencias de tensión (diodos Zener, etc.) pueden ser una de las principales causas del cambio de tensión, pero también cambian otros componentes electrónicos, siendo las resistencias las principales después del diodo de referencia.

A menudo se pueden añadir varias formas de compensación de temperatura durante la etapa de diseño del circuito electrónico de la fuente de alimentación, y esto reducirá considerablemente cualquier deriva, pero siempre habrá alguna.

Incluso pequeños cambios pueden afectar a algunos circuitos, por lo que en estos casos, es importante comprobar las cifras de estabilidad de la temperatura de la fuente de alimentación.

Las cifras de la estabilidad de la temperatura de la fuente de alimentación se indican en la hoja de datos. El parámetro se mide como un porcentaje o cambio de tensión absoluta por grado C. Normalmente, esto podría ser en la región de 0,02% / C o 2 mV / C. Naturalmente, estas cifras son sólo una guía de lo que indican algunos suministros.

Estabilidad con el tiempo

Todos los componentes cambian ligeramente sus valores con el tiempo, por lo que no es sorprendente encontrar que las fuentes de alimentación, pero los tipos de reguladores lineales y las fuentes de alimentación conmutadas, varían en una pequeña cantidad con el tiempo.

Qué Es Una SMPS: Fuente De Alimentación Conmutada

Aunque las cantidades de cambio son normalmente pequeñas, pueden ser importantes en algunas aplicaciones. Por ello, en las especificaciones generales de las fuentes de alimentación se suelen indicar las cifras de estabilidad de la tensión de salida con el tiempo.

Para la especificación de la estabilidad, la tensión de salida de la fuente de alimentación se medirá durante un periodo de tiempo bajo carga y tensión de entrada constantes y se medirá la deriva de la tensión. Normalmente, será de unos pocos milivoltios (por ejemplo, de cinco a diez) durante un periodo de diez horas.

Limitación de la corriente de alimentación y sobretensión

Siempre es conveniente asegurarse de que cualquier fuente de alimentación, ya sea un regulador de tensión lineal o una fuente de alimentación conmutada, tenga incorporadas varias formas de protección para evitar daños en caso de algún tipo de fallo.

Lee: Circuito Rectificador De Diodo De Media Onda - Aplicaciones, Precauciones.

Hay dos formas principales de protección que se pueden encontrar en las fuentes de alimentación lineales y conmutadas:

Protección contra cortocircuitos: La protección contra cortocircuitos es necesaria en caso de que el equipo alimentado desarrolle un cortocircuito o comience a tomar corriente más allá de su corriente de diseño. La protección contra cortocircuitos en la fuente de alimentación limita la corriente a un nivel máximo.

Muchas fuentes de alimentación de mesa o de laboratorio tienen un límite ajustable, lo que puede ser útil porque significa que el límite puede ajustarse a los requisitos del circuito alimentado.

También hay dos formas de limitar la corriente. La primera se llama limitación de corriente constante. Esta limita la corriente a un nivel máximo y se mantiene en este nivel si hay una sobrecarga.

Otra forma de limitar la corriente en la fuente de alimentación se denomina limitación de corriente de retroceso. Esta reduce la corriente desde el máximo de forma progresiva a medida que aumenta la sobrecarga. En otras palabras, la corriente se repliega.

Protección contra sobretensiones: Es posible que el elemento en serie, especialmente en un regulador de tensión lineal, falle. En este caso, la tensión total prerregulada podría aparecer en la salida y podría dañar los circuitos alimentados. La sobretensión cortará la fuente de alimentación cuando se produzca una condición de sobretensión y evitará que se produzca la condición de sobretensión completa.

Siempre conviene comprobar las especificaciones de la fuente de alimentación para asegurarse de que la protección contra sobrecorrientes o cortocircuitos, así como la protección contra sobretensiones, están presentes, ya que podrían producirse daños considerables en caso de producirse cualquiera de ellas.

Especificaciones de la fuente de alimentación

Aunque las especificaciones de las fuentes de alimentación mencionadas anteriormente suelen ser las más utilizadas, también pueden aparecer otras, que pueden ser importantes para algunas aplicaciones más especializadas. En general, es posible interpretarlas, al menos en términos generales, y hacerse una buena idea del funcionamiento necesario de la fuente de alimentación.