Fuentes de Alimentación Lineales

Las fuentes de alimentación lineales son dispositivos electrónicos que transforman la corriente alterna (CA) de la red eléctrica en una corriente continua (CC) de bajo voltaje y corriente constante. Aquí hay un resumen sobre las fuentes de alimentación lineales:

Funcionamiento

Las fuentes de alimentación lineales operan mediante la regulación y filtrado de la corriente alterna de entrada, convirtiéndola en una corriente continua 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.

En resumen, las fuentes de alimentación lineales son dispositivos confiables y estables que convierten la corriente alterna en corriente continua, aunque a costa de una eficiencia energética menor en comparación con las fuentes de alimentación conmutadas.

Circuitos Rectificadores

Son dispositivos electrónicos que convierten la corriente alterna (AC) en corriente continua (DC) mediante el uso de diodos rectificadores.

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

Reguladores de Tensión Integrados

Son circuitos integrados que regulan la tensión de salida de manera automática.

• 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. En resumen, los transistores bipolares NPN y PNP son fundamentales en la electrónica debido a su capacidad para amplificar señales y controlar corrientes en circuitos electrónicos. Su estructura y polarización determinan su funcionamiento y aplicaciones específicas en diversos tipos de circuitos.

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.

Otros Tipos de Transistores

Transistor Bipolar de Puerta Aislada (IGBT)

• Es un dispositivo semiconductor que combina las características de los transistores bipolares y los MOSFETs.
• Su estructura consiste en un sustrato de material semiconductor tipo N, sobre el cual se coloca una capa de material tipo P, seguida por una capa de óxido de silicio y una región de metal que actúa como la puerta.
• Los IGBTs son utilizados en aplicaciones de potencia donde se requiere control de alta tensión y corriente, como en sistemas de control de motores y convertidores de energía.

MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)

• Es un transistor de efecto de campo que controla el flujo de corriente entre el drenaje y la fuente mediante un campo eléctrico aplicado en la región de la compuerta.
• Se compone de un sustrato semiconductor sobre el cual se coloca una capa de óxido aislante y una puerta metálica.
• Se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones, desde circuitos de conmutación de alta velocidad hasta amplificadores de baja potencia.

SCR (Rectificador Controlado de Silicio)

• Es un dispositivo semiconductor de tres terminales que controla el flujo de corriente entre el ánodo y el cátodo mediante un impulso en la compuerta.
• Es comúnmente utilizado en aplicaciones de control de potencia, como reguladores de velocidad de motor, sistemas de control de potencia y rectificadores controlados.

DIAC

• Es un dispositivo semiconductor bidireccional que conduce corriente cuando se aplica un voltaje de umbral.
• Se utiliza principalmente en circuitos de control de disparo y sincronización en aplicaciones de CA, como en los controles de luz y los sistemas de control de temperatura.

TRIAC

• Es un dispositivo semiconductor de tres terminales que permite el control de la corriente en ambos sentidos.
• Se utiliza en aplicaciones de control de potencia AC, como en el control de velocidad de motores y el control de intensidad de luz.

GTO (Thyristor Controlado por Compuerta)

• Es un dispositivo semiconductor de alta potencia que puede conducir corriente en un solo sentido.
• Se utiliza en aplicaciones de alta potencia que requieren conmutación rápida y control preciso, como en sistemas de control de energía y en convertidores de energía de alta potencia.

alta potencia.

Etiquetas: fuentes de alimentación lineales, IGBT, JFET, MOSFET, rectificadores, reguladores de tensión, transistores