Un regulador de voltaje genera un voltaje de salida fijo de una magnitud preestablecida que permanece constante independientemente de los cambios en el voltaje de entrada o las condiciones de carga.
Hay dos tipos de reguladores de voltaje: lineales y de conmutación.
Reguladores Lineales
Un regulador lineal emplea un dispositivo de paso activo (BJT o MOSFET) (serie o derivación) controlado por un amplificador diferencial de alta ganancia.
Compara el voltaje de salida con un voltaje de referencia preciso y ajusta el dispositivo de paso para mantener un voltaje de salida constante.
Regulador de Conmutación
Un regulador de conmutación convierte el voltaje de entrada de CC en un voltaje conmutado aplicado a un interruptor MOSFET o BJT de potencia.
El voltaje de salida del interruptor de alimentación filtrado se retroalimenta a un circuito que controla los tiempos de encendido y apagado del interruptor de alimentación.
Para que el voltaje de salida permanezca constante independientemente de los cambios en el voltaje de entrada o la corriente de carga.
¿Cuáles son algunas de las topologías de los reguladores de conmutación?
Hay tres topologías comunes:
- Buck (reductor),
- Boost (incrementador) y
- Buck-boost (incrementa/reduce).
Otras topologías incluyen las de: flyback, SEPIC, Cuk, push-pull, directa, de puente completo y de medio puente.
¿Cómo afecta la frecuencia de conmutación a los diseños de los reguladores?
Las frecuencias de conmutación más altas significan que el regulador de voltaje puede usar inductores y capacitores más pequeños.
También significa mayores pérdidas de conmutación y mayor ruido en el circuito.
Regulador de Voltaje POWEST PROPC 1000
¿Qué pérdidas se producen con el regulador de conmutación?
Las pérdidas ocurren como resultado de la potencia necesaria para encender y apagar el MOSFET, que están asociadas con el controlador de puerta del MOSFET.
Además, las pérdidas de potencia del MOSFET se producen porque se necesita un tiempo finito para pasar de los estados de conducción a los de no conducción.
Las pérdidas también se deben a la energía necesaria para cargar y descargar la capacitancia de la compuerta MOSFET entre el voltaje de umbral y el voltaje de la compuerta.
¿Cuáles son las aplicaciones habituales de los reguladores lineales y de conmutación?
La disipación de potencia del regulador lineal es directamente proporcional a su corriente de salida para un voltaje de entrada y salida determinado, por lo que las eficiencias típicas pueden ser del 50 % o incluso inferiores.
Usando los componentes óptimos, un regulador de conmutación puede lograr eficiencias en el rango del 90%.
Sin embargo, la salida de ruido de un regulador lineal es mucho menor que la de un regulador de conmutación con los mismos requisitos de voltaje y corriente de salida.
Por lo general, el regulador de conmutación puede impulsar cargas de corriente más altas que un regulador lineal.
¿Cómo controla un regulador de conmutación su salida?
Los reguladores de conmutación requieren un medio para variar su voltaje de salida en respuesta a los cambios de voltaje de entrada y salida.
Un enfoque es utilizar PWM que controla la entrada al interruptor de alimentación asociado, que controla su tiempo de encendido y apagado (ciclo de trabajo).
En funcionamiento, el voltaje de salida filtrado del regulador se retroalimenta al controlador PWM para controlar el ciclo de trabajo.
Si la salida filtrada tiende a cambiar, la retroalimentación aplicada al controlador PWM varía el ciclo de trabajo para mantener un voltaje de salida constante.
¿Qué especificaciones de diseño son importantes para un IC regulador de voltaje?
Entre los parámetros básicos se encuentran el voltaje de entrada, el voltaje de salida y la corriente de salida.
Dependiendo de la aplicación, otros parámetros pueden ser importantes, como el voltaje de ondulación de salida, la respuesta transitoria de carga, el ruido de salida y la eficiencia.
Los parámetros importantes para el regulador lineal son el voltaje de caída, PSRR (relación de rechazo de la fuente de alimentación) y el ruido de salida.
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