Fuentes de Alimentación Lineales
Funcionamiento
Las fuentes de alimentación lineales operan mediante la regulación y filtrado de la corriente alterna (CA) de entrada, convirtiéndola en una corriente continua (CC) estable y regulada en el voltaje deseado.
Componentes Principales
- Transformador: Convierte la corriente alterna de la red eléctrica en una corriente alterna de menor voltaje.
- Rectificador: Convierte la corriente alterna en corriente continua pulsante.
- Filtro: Suaviza la corriente pulsante para obtener una salida de corriente continua más estable.
- Regulador: Controla y mantiene constante el voltaje de salida.
Características
- Fiabilidad: Son conocidas por su fiabilidad y estabilidad en la entrega de voltaje.
- Bajo ruido: Producen poco ruido eléctrico en comparación con las fuentes de alimentación conmutadas.
- Baja eficiencia: Tienen una eficiencia energética menor en comparación con las fuentes de alimentación conmutadas, lo que significa que generan más calor.
Aplicaciones
- Electrónica de consumo: Muchos dispositivos electrónicos de uso diario, como radios, televisores y equipos de audio, pueden usar fuentes de alimentación lineales.
- Equipos de laboratorio: Son comunes en equipos de medición y pruebas debido a su estabilidad y precisión en la entrega de energía.
- Audio y sonido: Se utilizan en amplificadores de audio de alta fidelidad y sistemas de sonido profesional debido a su capacidad para reducir el ruido.
Desafíos
- Tamaño y peso: Suelen ser más grandes y pesadas en comparación con las fuentes de alimentación conmutadas debido a la naturaleza de sus componentes.
- Eficiencia energética: Son menos eficientes en términos de conversión de energía en comparación con las fuentes de alimentación conmutadas, lo que puede resultar en un mayor consumo de energía y generación de calor.
Circuitos Rectificadores
Son dispositivos electrónicos que convierten la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Esto se logra mediante diodos rectificadores que permiten el flujo de corriente en una sola dirección.
Filtrado de la Tensión Rectificada
- Filtro por Bobina: Utiliza una bobina en serie con la carga para suavizar la corriente rectificada, reduciendo las fluctuaciones.
- Filtro por Bobina y Condensador: Combina una bobina en serie con un condensador en paralelo para suavizar aún más las fluctuaciones de la tensión rectificada, proporcionando una salida más estable.
- Filtro por Condensador: Utiliza un condensador en paralelo con la carga para reducir las variaciones de la tensión rectificada, proporcionando una salida más uniforme.
Regulación de Tensión
- Circuitos Reguladores en Bucle Abierto: Son simples pero menos precisos. No ajustan automáticamente la salida según las variaciones de carga o entrada.
- Circuitos Reguladores en Bucle Cerrado: Son más complejos y precisos. Comparan la salida real con una referencia y ajustan la operación para mantener la salida constante.
- Circuito Limitador de Corriente: Protege la carga de corrientes excesivas.
- Reguladores Ajustables de Múltiples Terminales: Permiten ajustar la salida de voltaje.
- Reguladores de Tensión Integrados: Son circuitos integrados que incluyen los componentes necesarios para la regulación de voltaje.
- Reguladores de Tensión Fija Positiva: Mantienen un voltaje de salida constante, independientemente de las variaciones en la carga o la entrada.
- Reguladores de Tensión Fija Negativa: Similar a los reguladores positivos, pero producen una salida negativa, útil en ciertas aplicaciones electrónicas.
Transistores Bipolares
Son dispositivos semiconductores compuestos por tres regiones de material semiconductor: emisor, base y colector. Los transistores bipolares pueden ser de dos tipos principales: NPN y PNP.
Transistor NPN
- Estructura: Está compuesto por una capa de material tipo P (positivo) entre dos capas de material tipo N (negativo). La región central de tipo P es la base, mientras que las regiones N externas son el emisor y el colector.
- Polarización: Para que conduzca corriente, el voltaje aplicado al emisor debe ser mayor que el voltaje aplicado a la base y, a su vez, el voltaje aplicado a la base debe ser mayor que el voltaje aplicado al colector.
Transistor PNP
- Estructura: Posee una capa de material tipo N entre dos capas de material tipo P. La base es la región N central, mientras que el emisor y el colector son regiones P.
- Polarización: Para que conduzca corriente, el voltaje aplicado al emisor debe ser menor que el voltaje aplicado a la base y, a su vez, el voltaje aplicado a la base debe ser menor que el voltaje aplicado al colector.
Funcionamiento
En ambos tipos de transistores, la corriente entre el emisor y el colector (o viceversa) está controlada por la corriente que fluye a través de la base. Pequeñas variaciones en la corriente de base pueden controlar grandes corrientes entre el emisor y el colector, lo que permite a los transistores funcionar como amplificadores o interruptores en circuitos electrónicos.
Aplicaciones
- Los transistores bipolares se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, que van desde amplificadores de audio hasta circuitos digitales.
- Son componentes esenciales en la electrónica moderna, encontrándose en dispositivos como radios, amplificadores, circuitos de conmutación, entre otros.
Transistores de Efecto de Campo (FET)
Son dispositivos semiconductores que controlan el flujo de corriente entre dos terminales mediante la aplicación de un voltaje a un tercer terminal. Se basan en el control del campo eléctrico en la región de conducción.
Transistor de Efecto de Campo de Unión (JFET)
- Canal N (JFET-N): Tiene un canal conductor de tipo N entre dos regiones de tipo P.
- Canal P (JFET-P): Presenta un canal conductor de tipo P entre dos regiones de tipo N.
- Funcionamiento: El voltaje aplicado entre la puerta y la fuente controla el ancho del canal, regulando así la corriente entre el drenaje y la fuente.
Transistor de Efecto de Campo Metal-Óxido-Semiconductor (MOSFET)
- Canal N (MOSFET-N): Tiene un canal de tipo N entre la fuente y el drenaje.
- Canal P (MOSFET-P): Presenta un canal de tipo P entre la fuente y el drenaje.
- Estructura: Consiste en un sustrato semiconductor sobre el cual se deposita una capa de óxido aislante, sobre la cual se coloca una puerta metálica.
- Funcionamiento: El voltaje aplicado entre la puerta y la fuente controla la formación de un canal entre la fuente y el drenaje, permitiendo o bloqueando el flujo de corriente.
Aplicaciones
- Los JFET y MOSFET se utilizan en aplicaciones de conmutación y amplificación en una amplia gama de circuitos electrónicos.
- Los MOSFET son especialmente comunes en la construcción de circuitos integrados y dispositivos de alta velocidad debido a su capacidad para cambiar rápidamente entre los estados de encendido y apagado.