Cada equipo electrónico necesita una fuente de alimentación adecuada para él. Hay pocos dispositivos alimentados directamente en la corriente por 230V CA disponibles . Con mayor frecuencia los dispositivos necesitan voltaje CC con un potencial mucho menor para funcionar correctamente. Para proporcionarlos, los fabricantes de equipos tienen dos opciones.
O diseñan secciones de potencia adecuadas o equipan el dispositivo con un puerto al que conectamos el extremo de una fuente de alimentación enchufable clásica.
También puede pasar que el dispositivo necesite varios voltajes de diferentes valores. En este caso, los desarrolladores deben reducir o aumentar el voltaje de entrada.
¿En qué debo fijarme al elegir un convertidor de voltaje?
La elección de un convertidor dependerá en gran medida del equipo que se esté diseñando. Por ejemplo, para el diseño de un pequeño dispositivo portátil, lo mejor sería un convertidor en versión miniatura.
Para equipos más grandes, se deben usar convertidores mayores. Eso sí, es recomendable que tenga un disipador de calor instalado.
Si queremos minimizar las pérdidas de energía, deberemos elegir convertidores de máxima eficiencia. Por defecto la eficiencia de estos está entre 80 y el 95%.
Otras opciones para el suministro de energía
Existen tres formas de alimentar al equipo: la sección de potencia puede basarse en un divisor de voltaje, estabilizadores lineales o a el uso de un convertidor. Los tres métodos permiten reducir el voltaje, sin embargo, tan solo los convertidores le permiten aumentarlo.
1. Divisor de voltaje
La primera forma de implementar una sección de potencia que podemos cumplir son sistemas basados en el divisor de voltaje. Este sistema funciona siguiendo la ley de Ohm y el voltaje depositado en las resistencias individuales. Al manipular su valor, podemos obtener voltaje de cualquier valor en la salida, pero será menor que el valor de entrada.
No obstante, este método tiene ciertas desventajas. La eficiencia de corriente, el divisor de voltaje está hecho de resistencias de las cuales la potencia suele ser menor, y esto implica que, si se le suministra una corriente mayor, quemará las resistencias. Algunos dirán que se pueden usar resistencias más potentes, claro, pero esto tiene un coste que hará que el sistema sea muy caro.
Otro inconveniente es que el divisor siempre se diseña en relación con un valor específico del voltaje de entrada. Cuando aumenta o disminuye, el voltaje de salida también varía.
2. Estabilizadores lineales
Los estabilizadores lineales permiten bajar la tensión de entrada. Estos componentes con forma de tridente se ocupan de mantener constante el voltaje de salida. Por supuesto el voltaje de entrada debe ser mayor que el voltaje de salida. La ventaja es que son componentes baratos, pero pueden dar problemas a causa de la generación de calor.
Cada diferencia de estabilizador lineal entre el voltaje de entrada y el valor deseado del voltaje de salida debe convertirse en energía térmica. Por lo tanto, los elementos se calientan rápidamente. Esto obliga a usar disipadores de calor lo que encarece el precio.
3. Convertidores de voltaje
La tercera opción para implementar un sistema de alimentación es basarlo en un convertidor de voltaje. Estos constan de una bobina, un transistor de conmutación, condensadores, resistencias y un diodo de silicio.
Si lo comparamos con las opciones anteriores, el convertidor es un dispositivo más complejo. Existen varios tipos de convertidores y pueden aumentar y disminuir el voltaje de salida en relación con el voltaje de entrada.
¿Cómo funciona un convertidor de voltaje?
El convertidor voltaje reduce la tensión encendiéndolo y apagándolo alternamente. Esto lo hace de manera tan rápida que no interfiere con el funcionamiento del equipo alimentado. El elemento de control para la conmutación en convertidores CC/CC suele ser el transistor MOSFET. Aunque se necesitan elementos adicionales como condensadores y una bobina para que aparezca voltaje de CC.
El elemento inductivo almacena energía mientras el equipo funciona, para devolverla más tarde. Además, se debe colocar un diodo de silicio en el circuito del convertidor para controlar la dirección de la corriente.
¿Por qué elegir un convertidor de voltaje?
Si hablamos de características que hacen del convertidor una buena opción, tenemos que hablar de su eficiencia. Al contrario de los estabilizadores lineales, estos no pierden potencia con lo cual los hace más eficientes y rentables.
La eficiencia de cada convertidor se mide a partir de un parámetro. Este es un porcentaje que relaciona la potencia de salida y la potencia extraída de la fuente. Para entenderlo mejor, veamos un ejemplo. Si el equipo tiene una eficiencia del 80%, significa que el 20% se pierde en forma de calor. Hay que tener en cuenta que este valor no es constante y depende de las condiciones en las que se encuentre (tensión de salida, tensión de la alimentación y corriente de carga).
Además, gracias a sus pequeñas dimensiones y su alta eficiencia, se pueden utilizar en casi todas partes. Nosotros aconsejamos la elección de este tipo de elementos.
¿Desventajas?
No todo podía ser bueno… Si hablamos de los inconvenientes de los convertidores, lo primero en lo que debemos pensar es en las interferencias. Debido a su construcción y su funcionamiento, la tensión de salida del convertidor no es perfectamente constante. Esto supone un problema si necesitamos alimentar un circuito que necesita un voltaje perfectamente constante. En este caso, debemos colocar en la salida del inversor un filtro de RC.
Tipos de convertidores de voltaje
Hoy en día existen varios tipos de convertidores de voltaje en el mercado, los más populares son:
- Convertidor step-down (buck): Reduce la tensión
- Convertidor step-up (boost): Aumenta la tensión
- Convertidor step up/down (SEPIC): Puede subir y bajar el voltaje de entrada
También existe otros:
Convertidor forward (convertidor de aceleración):
- Está basado en un transformador.
- Elemento de un solo paso.
- La energía extraída de la fuente se transfiere a la salida en tiempo real.
- Permite la separación galvánica de entrada y salida.
Convertidor Flyback (convertidor de parada):
- También utiliza separación galvánica de entrada y salida.
- Funciona a dos tiempos
- En el primer tiempo la energía se almacena en la bobina y en el segundo vuelve.
- Se usan en fuentes de alimentación de baja potencia.
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Que precio tendría un estabilizador de corriente que soporte 5000w y uno de 10000?
Buenas Francisco,
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¡Muchas gracias!