Reguladores de voltaje: Lineal, Shunt y Diodo Zener

Contenido

• ¿Qué es la regulación del voltaje
• Tipos de reguladores de voltaje
  • Regulador de voltaje lineal
    • Regulador de voltaje en serie
      • Regulador de voltaje de la serie de transistores discretos
      • El diodo Zener como regulador de voltaje
  • Regulador de tensión de la derivación
    • Regulador de voltaje de transistores discretos
    • Regulador de voltaje de transistor controlado por Zener
  • Conmutar el regulador de voltaje
• Aplicación de los reguladores de voltaje

¿Qué es la regulación del voltaje

A regulador de voltaje es un dispositivo electrónico o eléctrico que puede sostener el voltaje de suministro de energía dentro de los límites adecuados. El equipo eléctrico conectado a la fuente de tensión debería llevar el valor del voltaje. Por lo tanto, el voltaje de la fuente debe estar en un cierto rango que sea aceptable para las piezas de equipo conectadas. Este propósito se cumple implementando un regulador de voltaje. Regula el voltaje independientemente de la alteración del voltaje de entrada o de la carga conectada. Funciona como un escudo para los dispositivos de protección contra los daños. Puede regular los voltajes de CA y CC según el diseño.

Tipos de reguladores de voltaje

Hay dos tipos principales de reguladores de voltaje disponibles:

• Reguladores de voltaje lineal
• Conmutar los reguladores de voltaje

Estos pueden clasificarse más adelante en reguladores de voltaje más específicos, como se discute a continuación.

Regulador de voltaje lineal

Este tipo de regulador de voltaje funciona como un divisor de voltaje. Emplea FET en la región óhmica. La producción constante se mantiene variando la resistencia del regulador de voltaje con respecto a la carga. Generalmente, estos tipos de reguladores de voltaje son de dos tipos:

• Regulador de voltaje en serie
• Regulador de voltaje en derivación

Regulador de voltaje en serie

Implementa un elemento variable posicionado en serie con la carga conectada. La salida constante se sostiene variando la resistencia de este elemento con respecto a la carga. Son de dos tipos que se explican a continuación.

Regulador de voltaje de la serie de transistores discretos

Aquí, en el diagrama de bloques, podemos ver que una entrada no regulada se alimenta primero en un controlador. En realidad controla la magnitud del voltaje de entrada y se lo da a la salida. Esta salida se da al circuito de retroalimentación. Es muestreada por el circuito de muestreo y dada al comparador. Allí es comparado por el voltaje de referencia y dado a la salida.

Aquí, el circuito comparador dará una señal de control al controlador siempre que haya un aumento o disminución del voltaje de salida. Así, el controlador reducirá o aumentará el voltaje al rango aceptable para que un voltaje sostenido llegue a la salida.

El diodo Zener como regulador de voltaje

Cuando un diodo zener se utiliza como un regulador de voltaje, se conoce como un regulador de voltaje de serie de transistores controlados por zener o un regulador de voltaje de seguidor de emisor. Aquí, el transistor utilizado es el seguidor del emisor (véase la figura a continuación). El emisor y los terminales de colector del transistor de paso en serie utilizados aquí están en serie con respecto a la carga. El elemento variable es un transistor y el diodo zener suministrará la tensión de referencia.

Regulador de tensión de la derivación

Regulador de voltaje en derivación proporciona una vía para que el voltaje de suministro llegue a tierra con la ayuda de una resistencia variable. De la carga, actual es desviado de la carga al suelo. Podemos decir simplemente que este regulador puede absorber la corriente y es menos eficiente comparado con el regulador de voltaje en serie. Las aplicaciones incluyen amplificadores de error, monitoreo de voltaje, limitadores de corriente de precisión, etc. Son de dos tipos que se describen a continuación.

Regulador de voltaje de transistores discretos

Aquí, la corriente se desvía de la carga. El controlador desviará una porción de la corriente total que se desarrolla por la entrada no regulada que se da a la carga. La regulación del voltaje tiene lugar a través de la carga. Aquí, el circuito comparador dará una señal de control al controlador siempre que haya un aumento o disminución del voltaje de salida debido a la variación de la carga. Por lo tanto, el controlador desviará la corriente extra de la carga para obtener un voltaje sostenido como salida.

Regulador de voltaje de transistor controlado por Zener

Aquí, el voltaje no regulado es directamente proporcional a la Caída de tensión se produce en la resistencia en serie. Esta caída de voltaje está relacionada con la corriente dada a la carga. La tensión de salida está relacionada con la tensión del emisor de la base del transistor (VBE) y el diodo zener.

Conmutar el regulador de voltaje

Este regulador rápidamente enciende y apaga un dispositivo en serie. Al igual que los reguladores lineales, aquí se incorpora un mecanismo de retroalimentación para controlar la cantidad de carga transportada a la carga. Esta cantidad se establece como el ciclo de trabajo del interruptor. El voltaje de salida puede ser mayor o la polaridad de la salida puede ser opuesta a la de la entrada usando este regulador de voltaje. Este es un regulador de voltaje muy eficiente. Tres tipos diferentes son el regulador de voltaje de aumento, el regulador de voltaje buck y el regulador de voltaje boost/buck. El diagrama de circuito más simplificado del regulador de voltaje de conmutación se muestra a continuación.

Aplicación de los reguladores de voltaje

Las aplicaciones de los reguladores de voltaje incluyen:

• Sistema de distribución de energía
• Alternador de automóviles
• Planta generadora de la central eléctrica
• Fuentes de alimentación de la computadora