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R&S®Essentials | Principios básicos de las fuentes de alimentación

Entender las fuentes de alimentación de sobremesa

Autor: Paul Denisowski, experto en instrumentación

Para garantizar un funcionamiento correcto de las fuentes de alimentación de corriente continua es necesario entender su concepto y familiarizarse con sus funciones básicas. A continuación ofrecemos una introducción técnica general a las fuentes de alimentación de corriente continua de sobremesa y explicamos las funciones, los parámetros y las características más importantes de las fuentes de alimentación en las aplicaciones modernas de test y medida.

Casi todos los aparatos electrónicos funcionan con suministro de corriente continua (CC), de forma que para diseñar, probar y depurar equipos de electrónica modernos se necesita una fuente de alimentación de corriente continua. Si bien se puede utilizar una fuente de suministro de CC fija y sin opciones de configuración, generalmente se utilizan para estas tareas fuentes de alimentación diseñadas para la mesa de trabajo o de sobremesa.

Existen muchos modelos y configuraciones diferentes de fuentes de alimentación de CC de sobremesa, si bien prácticamente todos los tipos de fuente deben cumplir una serie de requisitos comunes:

1. Una salida variable de alta precisión:

  • tensión generalmente de hasta unos 30 V máx.
  • corrientes generalmente de hasta unos 10 A máx.

2. Una salida de la fuente de alimentación de sobremesa de alta calidad: bajo ruido y «rizado»

3. Un tiempo de recuperación breve después de un cambio repentino de la impedancia de carga

4. Varios canales que puedan utilizarse independientemente o combinados

Especificaciones básicas de las fuentes de alimentación de sobremesa

Las especificaciones más elementales de una fuente de alimentación son la tensión de salida máxima (en voltios), la corriente de salida máxima (en amperios), y la potencia de salida máxima (en vatios). Estas se especifican generalmente por canales.

Por ejemplo, este canal tiene una tensión máx. de 30 V, una corriente máx. de 10 A y una potencia máx. de 160 W. Es importante señalar que la potencia máx. es inferior a la tensión máx. multiplicada por la corriente máx. Aquí, la salida de potencia máxima de canal es 160 W, no 300 W.

Las combinaciones de tensión y corriente posibles en una fuente de alimentación CC de sobremesa se muestran a menudo mediante una «curva de derating». Cualquier combinación de tensión o corriente que coincida con esta curva o quede por debajo (en el área marcada en color) es posible en la fuente.

Las curvas de derating se incluyen normalmente en las especificaciones o en el manual de la fuente de alimentación, o también pueden consultarse en el sitio web del fabricante.

Para obtener más información sobre las curvas de derating, haga clic aquí.

Configurar la tensión y la corriente en una fuente de alimentación CC de sobremesa

El usuario debe configurar dos cosas en una fuente de alimentación de sobremesa: el límite de corriente de salidadeseado, y la tensión de salida. La corriente de salida depende de la resistencia de carga, mientras que la potencia de salida equivale a la tensión de salida multiplicada por la corriente de salida.

La tensión de salida de la fuente se mantiene normalmente constante, pero en algunos casos puede modificarse o cambiar de forma dinámica. Las formas más frecuentes de hacerlo son una rampa, una secuencia arbitraria, y utilizando una fuente externa.

Salida de rampa

Como su nombre indica, una «rampa» es un aumento constante o una «subida» de la tensión de salida. La tensión de salida comienza desde cero y aumenta entonces a una tensión definida durante un tiempo de subida definido por el usuario, después del cual permanece constante.

Salida arbitraria

Al contrario que la rampa, que aumenta linealmente la tensión de cero a un valor definido, una secuencia arbitraria conmuta la fuente de alimentación de CC entre diferentes niveles de tensión o umbrales de corriente discretos. Estos niveles tienen valores y duraciones independientes definidos por el usuario, y la secuencia se puede repetir varias veces. Las secuencias se definen a veces directamente en la propia fuente de alimentación, pero es más frecuente cargarlas a la fuente mediante un archivo creado de forma externa.

Salida analógica/de modulación

En algunas fuentes también es posible controlar la salida de canal con una tensión de entrada externa —esta entrada «analógica» o «de modulación» se inserta en la fuente a través de un conector por separado. La tensión de salida (o a veces el límite de corriente de salida) se controla o regula a través de esta entrada analógica. Esto puede utilizarse también para crear formas de onda de tensión de salida «moduladas» como la onda sinusoidal mostrada aquí.

Función de lectura inversa

Independientemente del tipo de salida, muchas fuentes de alimentación de sobremesa muestran dos valores para la tensión y la corriente. El primer conjunto de valores son los valores introducidos por el usuario. El segundo conjunto son los valores medidos o sondeados de lo que ocurre actualmente en la salida de la fuente. Esta función se suele denominar «lectura inversa».

En funcionamiento normal, el valor de tensión de la lectura inversa debería estar cercano al valor configurado. El valor de lectura inversa de corriente dependerá de la resistencia de carga, puesto que esta determina cuánta corriente se está tomando de la fuente. Es importante recordar que el valor de «corriente» introducido por el usuario es un límite superior o un valor máximo —no fuerza a la fuente a entregar una determinada corriente.

Además de la simple visualización de los valores, la función de lectura inversa se utiliza también en otras tres áreas: teledetección, funciones de protección, y para determinar el modo de tensión constante o de corriente constante.

Teledetección

Los cables conductores de la fuente de alimentación pueden reducir la tensión que recibe la carga, ya que su resistencia no es nula. En muchos casos, esto puede pasarse por alto, pero puede tener mayores repercusiones con resistencias de carga pequeñas o corriente alta.

Mediante teledetección, las fuentes de alimentación de CC de sobremesa pueden equilibrar la caída de tensión provocada por los conductores de suministro. Haga clic aquí para obtener más información sobre la teledetección.

Funciones de protección

Las funciones de protección están previstas para proteger la carga de una tensión excesiva o «sobretensión», de una corriente excesiva o «sobrecorriente»y de potencia excesiva o «sobrecarga».Estas tres funciones desactivan la salida de alimentación cuando se excede un umbral. A menudo se emite también una señal visual y/o audible cuando se activa la protección. En la mayoría de los casos, la salida de la fuente deberá reiniciarse manualmente.

Las funciones de protección generalmente se configuran y activan/desactivan por canales, si bien la protección contra sobrecorriente puede estar vinculada a otros canales; es decir, si salta el «fusible electrónico» de un canal, todos los canales vinculados con este también se desactivarán. La protección contra sobrecorriente también puede tener un retardo en el inicio para evitar que la salida se desactive por extracorrientes de conexión altas pero de breve duración.

Por último, la propia fuente puede tener una función de protección contra temperatura excesiva que apaga la fuente de alimentación si su temperatura interna se eleva demasiado.

Modos de tensión y corriente constante

El tercer uso principal de la lectura inversa está relacionado con los modos de «tensión constante» y «corriente constante». Cuando disminuye la resistencia de carga puede producirse una corriente excesiva o inesperadamente alta. Puesto que una corriente alta puede en muchos casos dañar o destruir la carga, es importante prevenir que esto ocurra.

Una forma de impedirlo es reduciendo la tensión de forma que la corriente quede por debajo del umbral. Este modo de operación se denomina «modo de corriente constante».

Para obtener más información en torno a la tensión constante y la corriente constantehaga clic aquí.

Resumen

  • Las fuentes de alimentación de corriente continua de sobremesa son de uso muy extendido en el diseño, la verificación y la depuración de prácticamente todos los dispositivos electrónicos.
  • Las especificaciones técnicas esenciales de una fuente de alimentación de sobremesa son la cantidad de canales y la tensión de salida, corriente y potencia máximas.
  • También es importante elegir una fuente con una salida de alta pureza y alta calidad, así como un buen nivel de precisión.
  • En la mayoría de los casos, la salida de una fuente de alimentación de CC es constante, pero muchas fuentes incluyen posibilidades para generar una salida variable, como rampas y formas de onda arbitrarias.
  • La lectura inversa muestra los valores de salida medidos y facilita funciones como teledetección, diferentes tipos de protección, así como la conmutación entre el modo de tensión constante y de corriente constante.
  • Algunas fuentes de alimentación de sobremesa ofrecen funciones adicionales, como operación en serie y en paralelo, capacidad para funcionar como carga electrónica y simulación de baterías.

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