Regulador de tensión
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Regulador de Tensión. Dispositivo electrónico que protege aparatos eléctricos y electrónicos sensibles a variaciones de diferencia de potencial o voltaje y ruido existente en la corriente alterna de la distribución eléctrica.
Todos los circuitos electrónicos requieren una o más fuentes de tensión estable de continua. Las fuentes de alimentación sencillas construidas con un transformador, un rectificador y un filtro (fuentes de alimentación no reguladas) no proporcionan una calidad suficiente porque sus tensiones de salida cambian con la corriente que circula por la carga y con la tensión de la línea, y además presentan una cantidad significativa de rizado a la frecuencia de la red. Por ello, no son generalmente adecuadas para la mayoría de las aplicaciones.
Función
La función de un regulador de tensión es proporcionar una tensión estable y bien especificada para alimentar otros circuitos a partir de una fuente de alimentación de entrada de poca calidad; después del amplificador operacional, el regulador de tensión es probablemente el circuito integrado más extensamente usado. Además, deben ser capaces de proporcionar corrientes de salida desde unas cuantas decenas de miliamperios, en el caso de reguladores pequeños, hasta varios amperios, para reguladores grandes.
Clasificación
- Reguladores en serie o lineales: Controlan la tensión de salida ajustando continuamente la caída de tensión en un transistor de potencia conectado en serie entre la entrada no regulada y la carga. Puesto que el transistor debe conducir corriente continuamente, opera en su región activa o lineal. Aunque son más sencillos de utilizar que los reguladores de conmutación, tienden a ser muy ineficientes debido a la potencia consumida por el elemento en serie. Su eficiencia es alrededor del 20% y solamente resultan eficaces para baja potencia (< 5 W).
- Reguladores de conmutación: Utilizan un transistor de potencia como conmutador de alta frecuencia, de tal manera que la energía se transfiere desde la entrada a la carga en paquetes discretos. Los pulsos de intensidad se convierten después a una corriente continua mediante un filtro inductivo y capacitivo. Puesto que, cuando opera como conmutador, el transistor consume menos potencia que en su región lineal, estos reguladores son más eficientes (hasta el 80%) que los lineales; además, son más pequeños y ligeros.
Estos reguladores se pueden diseñar para operar directamente sobre la tensión de la red rectificada y filtrada, eliminando la necesidad de utilizar transformadores voluminosos. El precio que se paga por estas ventajas es una mayor complejidad del circuito y un mayor ruido de rizado. Los reguladores de conmutación se utilizan especialmente en sistemas digitales, donde a menudo es mucho más importante una alta eficiencia y un peso bajo que un rizado de salida pequeño.
- Los reguladores de ajustables de tres terminales: permiten ajustar la tensión de salida a partir de resistencias externas conectadas al terminal denominado ADJUSTMENT o ADJ. Uno de los más utilizados es el LM317 (positivo) y el LM337 (negativo) de la National Semiconductor capaces de proporcionar hasta 1.5 A de corriente de salida, otros ejemplos de estos reguladores son el LM338 de la misma fabrica cuya corriente alcanza hasta 5 A, LT1038 de Linear Technology y LM896 de 10 A de salida
Circuitos de Protección
Los reguladores están equipados con un circuito de protección cuyo propósito es limitar la corriente del elemento en serie (o incluso anularla). Los circuitos de protección se diseñan para estar inactivos bajo condiciones de operación normal y activarse tan pronto como se intente exceder el correspondiente límite de seguridad. El propósito del circuito de protección contra sobrecarga es evitar que la corriente que circula por el transistor en serie exceda un nivel de seguridad predeterminado, como sucedería, por ejemplo, en el caso de cortocircuitar la salida.
Consideraciones
- Los reguladores lineales ofrecen simplicidad y bajo costo para potencias por debajo de 25W, además de ello nos brindan una estupenda regulación de línea y de carga (0.1%), pequeños rizados y rápidos tiempos de respuesta que están por debajo de los 20s, todo esto a cambio de la necesidad imperiosa de utilizar transformadores de aislamiento de baja frecuencia (60Hz), de las elevadas pérdidas y del bajo rendimiento (30 a 50 %) y densidad de potencia (0.5W/in3).
- Los reguladores conmutados nos brindan un alto rendimiento debido a la condición de conmutación de su transistor de potencia (60-90%), tiene mayor tolerancia a las variaciones de línea, una gran densidad de potencia (15 W/in3), y un tamaño reducido, sin embargo nos presenta mayor grado de complejidad, tiene grandes interferencias electromagnéticas, regulación de carga y de línea muy pobres y un alto nivel de rizado y ruido.
- Los reguladores ajustables son benignos en la posibilidad de obtener una variedad casi infinita de de tensiones de salida gracias a que su realimentación y muestreo se realizan externamente. Si embargo las corrientes de salida son excesivamente bajas pues están por debajo de 200 mA.
Fuentes
- Artículo Regulación de voltaje Disponible en la Web "paginas.fisica.uson.mx" Consultado: 19 de septiembre de 2011.
- Artículo Regulador de tensión Disponible en la Web "html.rincondelvago.com" Consultado: 19 de septiembre de 2011.
