Circuito regulador de voltaje

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La parte de la electrónica que se ocupa del control y la conversión de la energía eléctrica puede denominarse electrónica de potencia. Un regulador es un dispositivo importante cuando se trata de la electrónica de potencia, ya que controla la salida de energía.
Un regulador de tensión es un dispositivo que mantiene una tensión de salida constante, en lugar de cualquier tipo de fluctuaciones en la tensión de entrada que se aplica o cualquier variación en la corriente, dibujado por la carga. La siguiente imagen da una idea de cómo es un regulador práctico.
Cuando el diodo Zener funciona en la región de ruptura o Zener, la tensión a través de él es sustancialmente constante para un gran cambio de corriente a través de él. Esta característica hace que el diodo Zener sea un buen regulador de tensión.
El diodo Zener mantiene constante la tensión a través de él a pesar de las variaciones de carga y de las fluctuaciones de la tensión de entrada. Por lo tanto, podemos considerar 4 casos para entender el funcionamiento de un regulador de tensión Zener.
Caso 4 – Si la tensión de entrada disminuye, la corriente a través de la resistencia en serie disminuye lo que hace que la corriente a través del diodo Zener $I_Z$ disminuya. Pero el diodo Zener mantiene constante la tensión de salida debido a su propiedad.

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Los reguladores de tensión están diseñados para mantener y estabilizar los niveles de tensión. Los reguladores se encuentran en la mayoría de los dispositivos electrónicos y pueden utilizarse para reducir y controlar las salidas de tensión de una fuente de alta tensión, disipando el exceso de energía en forma de calor. Esto es ideal para aplicaciones en las que se necesitan varios voltajes discretos para diferentes dispositivos dentro de un mismo circuito, ya que se pueden utilizar reguladores de voltaje para reducir la tensión desde una única fuente de salida más alta.
Entrada – Es la tensión de entrada de la fuente original. Por ejemplo, una batería o una fuente de alimentación. La salida de ese dispositivo se introduce en la entrada del regulador.    La entrada debe ser siempre lo más limpia posible, y siempre debe ser mayor que la tensión de salida requerida. La mayoría de los reguladores de voltaje tienen un voltaje de entrada mínimo especificado, así que asegúrese de respetarlo (o la salida puede ser menor de lo esperado)
El funcionamiento de los reguladores de tensión es un tema en sí mismo, por lo que no lo trataremos aquí en detalle. Basta con decir que los reguladores de voltaje son esencialmente disipadores de voltaje que convierten el exceso de voltaje en calor. Un mayor voltaje de entrada dará lugar a un regulador de voltaje más caliente, ya que trabaja más duro para deshacerse de ese exceso de voltaje, por lo que los usuarios deben ser conscientes de ello.

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Un regulador de tensión es un sistema diseñado para mantener automáticamente una tensión constante. Un regulador de tensión puede utilizar un diseño simple de avance o puede incluir retroalimentación negativa. Puede utilizar un mecanismo electromecánico o componentes electrónicos. Dependiendo del diseño, puede utilizarse para regular una o más tensiones de CA o CC.
Los reguladores de tensión electrónicos se encuentran en dispositivos como las fuentes de alimentación de los ordenadores, donde estabilizan las tensiones continuas utilizadas por el procesador y otros elementos. En los alternadores de los automóviles y en las plantas generadoras de las centrales eléctricas, los reguladores de tensión controlan la salida de la planta. En un sistema de distribución de energía eléctrica, los reguladores de tensión pueden instalarse en una subestación o a lo largo de las líneas de distribución para que todos los clientes reciban una tensión constante, independientemente de la cantidad de energía que se extraiga de la línea.
Un simple regulador de tensión/corriente puede hacerse a partir de una resistencia en serie con un diodo (o una serie de diodos). Debido a la forma logarítmica de las curvas V-I de los diodos, la tensión a través del diodo sólo cambia ligeramente debido a los cambios en la corriente extraída o a los cambios en la entrada. Cuando el control preciso de la tensión y la eficiencia no son importantes, este diseño puede estar bien. Como la tensión directa de un diodo es pequeña, este tipo de regulador de tensión sólo es adecuado para

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Existe una buena variedad de circuitos que utilizan componentes electrónicos discretos que proporcionan una regulación lineal con un elemento de paso en serie y, además, prácticamente todos los circuitos integrados reguladores lineales utilizan este enfoque.
El regulador de tensión en serie o regulador de tensión de paso en serie utiliza un elemento variable colocado en serie con la carga. Cambiando la resistencia del elemento en serie, la tensión que cae a través de él puede variarse para asegurar que la tensión a través de la carga permanezca constante.
La ventaja del regulador de tensión en serie es que la cantidad de corriente consumida es efectivamente la utilizada por la carga, aunque una parte será consumida por cualquier circuito asociado al regulador. A diferencia del regulador de tensión en derivación, el regulador en serie no consume toda la corriente incluso cuando la carga no requiere ninguna corriente. Como resultado, el regulador de tensión en serie es considerablemente más eficiente.
Para mantener un nivel de regulación suficiente y rechazar el ruido y los transitorios que pueda haber en la tensión de entrada, los reguladores de tensión lineales en serie tienen que dejar caer una tensión importante. Muchos reguladores de tensión de alta calidad y bajo ruido y ondulación necesitan varios voltios a través del elemento regulador en serie. Esto significa que se disipan niveles significativos de potencia en este componente, y se requiere una buena capacidad de disipación de calor para el dispositivo regulador de paso en serie y también para la fuente de alimentación en su conjunto.