Regulador de tensión

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Un regulador de tensión es un dispositivo electrónico presente en las fuentes de alimentación de corriente continua reguladas, cuya misión es la de proporcionar una tensión constante a su salida.

[editar] Regulador de tensión

[editar] Necesidad de regulación

La tensión que llega a las tomas de corriente de los hogares, no es adecuada, en general, para alimentar los aparatos electrónicos, ya que es una tensión cuyo valor y sentido de circulación cambia periódicamente. La mayoría de los circuitos electrónicos necesitan una tensión de menor amplitud y valor continuo en el tiempo.

Lo primero que se hace es reducir esta tensión con un transformador, después se rectifica para que circule en un solo sentido, y luego se añade un filtro que absorberá las variaciones de tensión; todos estos bloques componen la fuente de alimentación regulada básica. Para circuitos más sensibles o para dar una alimentación de mayor calidad, se hace necesaria la inserción en la fuente de alimentación del bloque regulador de tensión, el cual va a proporcionar una tensión constante, además de disminuir el pequeño rizado que queda en la tensión tras pasar por el filtro.

[editar] Diodo Zener

El diodo Zener es un tipo especial de diodo preparado para trabajar en la zona inversa. Cuando se alcanza la denominada tensión Zener en polarización inversa, ante un aumento de la corriente a través del diodo, éste mantiene la tensión constante entre sus terminales dentro de ciertos márgenes. Si la corriente es muy pequeña la tensión empezará a disminuir, pero si es excesiva puede destruir el diodo.

Esta propiedad hace que el diodo Zener sea utilizado como regulador de tensión en las fuentes de alimentación.

[editar] Regulador paralelo

Es el regulador de tensión más sencillo. Consiste en una resistencia serie de entrada y el diodo zener en paralelo con la carga como se muestra en la siguiente imagen.

Cuando la tensión de entrada aumenta se produce un aumento de la corriente de entrada, como la tensión del diodo zener es constante no le queda más remedio que absorber el exceso de corriente, mientras en la resistencia de entrada se absorbe esta variación de tensión. Si se produce una disminución de la tensión de entrada la caída de tensión en la resistencia de entrada disminuirá, compensando la disminución inicial, por el zener circulará menor corriente.

Del circuito se deduce que para que el zener estabilize correctamente, la tensión mínima a su entrada (U_IN), debe ser mayor que la tensión de referencia del zener (Vz). También hay un límite de tensión máxima debida a las limitaciones de potencia del dispositivo. Si se cumplen estas premisas, la tensión en la carga será muy aproximada igual a la del zener.

Las ecuaciones básicas del circuito son las siguientes:

Vin = Vr + Vz

Donde Vin es la tensión de entrada, Vr la tensión en la resistencia serie y Vz la tensión del zener o de la resistencia de carga.

Ie = Iz + Is

Donde Ie es la corriente de entrada, Iz la corriente por el zener e Is la corriente por la carga.

[editar] Regulador en serie

Este tipo de regulador utiliza un transistor en serie con la carga, como puede observarse en el siguiente esquema:

En este circuito la corriente de entrada sigue los cambios de la corriente por la carga , sin embargo, en el regulador paralelo la corriente por la carga se mantenía constante. Al haber sustituido la resistencia serie por un transistor, este regulador tiene un mayor rendimiento que el anteriormente visto, por lo que se utiliza en circuitos de mayor potencia. Si se produce una bajada del valor de la resistencia de carga la corriente por sus bornes tendería a aumentar ,pero la corriente de entrada al circuito estabilizador aumenta y por ende también aumenta la corriente por la resitencia Rv, como el diodo zener mantiene su tensión constante, aumenta la caída de tensión en Rv, con lo que la tensión colector-base del transistor aumenta, volviéndose menos conductivo, estabilizando el aumento inicial de corriente.

[editar] Reguladores integrados

Hoy en día es más común encontrar en las fuentes de alimentación reguladores integrados, normalmente son componentes muy parecidos a los transistores de potencia, suelen tener tres terminales, uno de entrada, un común o masa, y uno de salida, tienen una capacidad de reducción del rizado muy alta y normalmente sólo hay que conectarles un par de condensadores. Existen circuitos reguladores con un gran abanico de tensiones y corrientes de funcionamiento. La serie más conocida de reguladores integrados es la 78XX. Los de mayor potencia necesitarán un disipador de calor, este es el principal problema de los reguladores serie lineales tanto discretos como integrados, al estar en serie con la carga las caídas de tensión en sus componentes provocan grandes disipaciones de potencia.

[editar] Reguladores conmutados

Los reguladores conmutados solucionan los problemas de los dispositivos anteriormente citados, poseen mayor rendimiento de conversión, ya que los transistores funcionan en conmutación, reduciendo así la potencia disipada en estos y el tamaño de los disipadores. Se pueden encontrar este tipo de fuentes en los ordenadores personales, en electrodomésticos, reproductores DVD, etc, una desventaja es la producción de ruido electromagnético producido por la conmutación a frecuencias elevadas, teniendo que apantallar y diseñar correctamente la PCB ( Placa de Circuito Impreso ) adecuadamente del convertidor.