Regulador de voltaje
Un regulador de voltaje es un sistema diseñado para mantener automáticamente un voltaje constante. Un regulador de voltaje puede usar un diseño simple de alimentación hacia adelante o puede incluir retroalimentación negativa . Puede utilizar un mecanismo electromecánico o componentes electrónicos . Dependiendo del diseño, se puede utilizar para regular uno o más voltajes de CA o CC .
Los reguladores de voltaje electrónicos se encuentran en dispositivos como fuentes de alimentación de computadoras donde estabilizan los voltajes de CC utilizados por el procesador y otros elementos. En alternadores de automóviles y plantas generadoras de centrales eléctricas, los reguladores de voltaje controlan la salida de la planta. En un sistema de distribución de energía eléctrica, los reguladores de voltaje se pueden instalar en una subestación o a lo largo de las líneas de distribución para que todos los clientes reciban un voltaje constante independientemente de la cantidad de energía que se extraiga de la línea.
Se puede hacer un regulador simple de voltaje/corriente a partir de una resistencia en serie con un diodo (o una serie de diodos). Debido a la forma logarítmica de las curvas VI del diodo, el voltaje a través del diodo cambia solo levemente debido a cambios en la corriente consumida o cambios en la entrada. Cuando el control preciso del voltaje y la eficiencia no son importantes, este diseño puede estar bien. Dado que el voltaje directo de un diodo es pequeño, este tipo de regulador de voltaje solo es adecuado para una salida regulada de bajo voltaje. Cuando se necesita una salida de mayor voltaje, se puede emplear un diodo zener o una serie de diodos zener. Los reguladores de diodo Zener utilizan el voltaje inverso fijo del diodo zener, que puede ser bastante grande.
Los reguladores de voltaje de retroalimentación operan comparando el voltaje de salida real con algún voltaje de referencia fijo. Cualquier diferencia es amplificada y utilizada para controlar el elemento de regulación de tal manera que se reduzca el error de voltaje. Esto forma un bucle de control de retroalimentación negativa; aumentar la ganancia de bucle abierto tiende a aumentar la precisión de la regulación pero reduce la estabilidad. (La estabilidad consiste en evitar la oscilación o el repiqueteo durante los cambios de paso). También habrá un compromiso entre la estabilidad y la velocidad de respuesta a los cambios. Si el voltaje de salida es demasiado bajo (quizás debido a la reducción del voltaje de entrada o al aumento de la corriente de carga), se ordena el elemento de regulación, hasta un punto, para producir un voltaje de salida más alto, reduciendo menos el voltaje de entrada (para reguladores de serie lineal y reguladores de conmutación reductores), o para extraer corriente de entrada durante períodos más largos (reguladores de conmutación de tipo elevador); si el voltaje de salida es demasiado alto, normalmente se ordenará al elemento de regulación que produzca un voltaje más bajo. Sin embargo, muchos reguladores tienen protección contra sobrecorriente, por lo que dejarán de generar corriente por completo (o limitarán la corriente de alguna manera) si la corriente de salida es demasiado alta, y algunos reguladores también pueden apagarse si el voltaje de entrada está fuera de un valor determinado. rango (ver también: circuitos de palanca ).
En los reguladores electromecánicos, la regulación de voltaje se logra fácilmente enrollando el cable sensor para formar un electroimán. El campo magnético producido por la corriente atrae un núcleo ferroso en movimiento retenido por la tensión del resorte o la atracción gravitatoria. A medida que aumenta el voltaje, también lo hace la corriente, fortaleciendo el campo magnético producido por la bobina y tirando del núcleo hacia el campo. El imán está físicamente conectado a un interruptor de potencia mecánico, que se abre cuando el imán se mueve hacia el campo. A medida que disminuye el voltaje, también lo hace la corriente, lo que libera la tensión del resorte o el peso del núcleo y hace que se retraiga. Esto cierra el interruptor y permite que la energía fluya una vez más.
Si el diseño del regulador mecánico es sensible a pequeñas fluctuaciones de voltaje, el movimiento del núcleo del solenoide se puede usar para mover un interruptor selector a través de un rango de resistencias o devanados de transformador para subir o bajar gradualmente el voltaje de salida, o para rotar la posición de un regulador de CA de bobina móvil.
