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Supongamos que tiene un dispositivo muy complicado y frágil que solo funciona exactamente como debería bajo ciertas condiciones especiales. Ahora, imagine que su suministro de energía es completamente errático, fluyendo con energía destructiva un segundo y desvaneciéndose en impotencia al siguiente. Esto ocurre constantemente con nuestros dispositivos electrónicos, desde teléfonos celulares hasta computadoras portátiles, luchando contra el imperfecto mundo de la electricidad. Sin embargo, el héroe anónimo que se interpone entre este desorden y la seguridad de su dispositivo es el regulador de voltaje.
Qué es un regulador de voltaje y por qué lo necesitamos
Un regulador de voltaje es un circuito o dispositivo que mantiene un voltaje constante, ya sea variando la resistencia entre el terminal "ajustable" y tierra, o mediante algún tipo de seguidor de emisor/fuente. Principalmente sirve como una protección. La energía que recibe su dispositivo, ya sea de un enchufe de pared o de una batería, no es ni limpia ni estable. Puede estar expuesta a picos de voltaje, caídas de voltaje y todo tipo de ruido eléctrico. Sin un control, estas variaciones serían fatales. Un repentino aumento de voltaje podría quemar microchips y componentes delicados, mientras que una caída de voltaje podría hacer que el dispositivo se reinicie, funcione de forma errática o simplemente no encienda. El regulador de voltaje recibe esta inyección irregular, elimina el ruido eléctrico y suministra un voltaje limpio y estable que las partes internas pueden utilizar para funcionar de manera segura y constante. Es el bloque fundamental de toda electrónica moderna, y la razón por la que los dispositivos duran tanto tiempo sin fallar.
El hecho más básico de la regulación
Un regulador de voltaje, en el nivel más básico, funciona con base en un concepto de retroalimentación y sustracción (esto es similar a cómo en la realidad un termostato de sistema de calefacción controla la calefacción). Monitorea constantemente su voltaje de salida. Corrige inmediatamente cualquier discrepancia que detecte entre la salida y lo que debería ser (ya sea un nuevo voltaje en la entrada o que la máquina use menos/más potencia). Esto se realiza comúnmente mediante un voltaje de referencia interno. Si el voltaje de salida es excesivo, el regulador disipa la potencia sobrante (o reduce la corriente), conmutando sus corrientes durante unos pocos microsegundos en modo de cortocircuito hasta que el voltaje de salida baje lo suficiente. Si el voltaje no es suficiente, entra en acción para aumentar el flujo y así elevarlo nuevamente al nivel anterior. Este tipo de supervisión continua y todos esos pequeños ajustes finos pueden realizarse millones de veces por segundo, logrando así un estado estable de condiciones eléctricas independientemente de las fluctuaciones que ocurran en el lado de entrada.
Tipos de estabilizadores de voltaje y sus aplicaciones
Los reguladores simplemente no son todos iguales y básicamente se clasifican en uno de dos tipos con beneficios únicos. El primero de ellos es el regulador lineal. Sin duda, uno de los más simples y limpios es el regulador lineal. Estos funcionan disipando el voltaje extra. Funcionan muy bien en aplicaciones de bajo ruido y baja potencia, como interfaces de audio o sensores. Pero su principal desventaja es la ineficiencia durante su uso, especialmente cuando existe una gran diferencia de voltaje entre la entrada y la salida, caso en el cual la energía excedente se transforma en calor.
La segunda variedad principal es el regulador conmutador. Estos son más complicados y mucho más eficientes. En lugar de disipar el voltaje excedente, un regulador conmutador alterna muy rápidamente el flujo de corriente encendiendo y apagando, y luego utiliza componentes como inductores y capacitores para suavizar la energía pulsada en un voltaje constante. Este método reduce la cantidad de energía desperdiciada en forma de calor y hace que los reguladores conmutadores sean adecuados para usarse en aparatos alimentados por baterías, y en algunos otros equipos dentro de los electrodomésticos, como una placa base de computadora. Como desventaja, también pueden generar ruido eléctrico que debe contrarrestarse mediante un diseño de circuito bien pensado.
Aquí hay una lista de amenazas comunes, y cómo un regulador protege sus dispositivos
La electrónica combate a varios enemigos invisibles que son controlados por un regulador de voltaje. Cuando hay un aumento repentino pero breve en el voltaje, esto puede denominarse picos de voltaje, que pueden ser causados por la recuperación de energía tras una interrupción o por otros aparatos que se encienden y apagan. Estos picos pueden destruir dispositivos semiconductores instantáneamente. El regulador entonces limita estos picos. Las caídas de voltaje son variaciones parciales en el voltaje, las cuales, a su vez, pueden reiniciar un microcontrolador. El regulador cumple la función de mantener la presión deseada. Además, el ruido eléctrico (por ejemplo, interferencia de radiofrecuencia o RFI) proveniente de otros dispositivos electrónicos y frecuencias de radio puede introducirse en la interfaz y alterar la señal limpia necesaria tanto para la lógica digital como para los sensores analógicos. Este ruido de alta frecuencia es eliminado por los reguladores, en particular los lineales, para proporcionar al dispositivo una señal limpia.
Selección y mantenimiento de sus dispositivos electrónicos
Sin embargo, con un poco de conocimiento, como la importancia de los reguladores de voltaje, es probable que tome una decisión de compra más inteligente. Aunque no leerá 'regulador de voltaje de alta calidad' en la descripción de características, uno bueno puede deducirse por una reputación constante de confiabilidad y una larga vida útil del dispositivo. Además, la información también destaca la importancia de utilizar adaptadores de corriente y cargadores fabricados por los fabricantes originales. Un regulador de voltaje barato, sin marca, de oferta dudosa podría no regular adecuadamente su salida, dejando sus electrónicos costosos a merced de electricidad no controlada y provocando su falla prematura. Al establecer una base sólida de alimentación, el modesto regulador de voltaje evita silenciosamente que sus dispositivos electrónicos sufran interrupciones y fallos, manteniéndolos funcionando eficazmente mientras protege su inversión: protegiendo discretamente en los momentos críticos.