¿Cómo elegir una fuente de alimentación?

Qué es una fuente de alimentación

Una fuente de alimentación convierte la corriente alterna AC, es decir, la tensión de una red eléctrica de 220 V, en una tensión continua DC menor, entre 10 y 30 V, que se adapta mejor a los dispositivos electrónicos que equipan nuestro hogar. Existen distintas tecnologías, pero el principio de funcionamiento es siempre el mismo: adaptar la tensión al aparato, intentando hacerlo lo más estable posible, sea cual sea la potencia que requiera el aparato, y a pesar de las variaciones de la red que lo suministra.

La tensión de salida, así como la intensidad máxima, son dos características esenciales de una fuente de alimentación.

Una buena fuente de alimentación es capaz de mantener el voltaje de salida en su valor nominal, para cualquier corriente menor o igual a la corriente máxima de la fuente de alimentación, con la mayor eficiencia posible. Un alta eficiencia significa que entrega un máximo de potencia en la salida de la fuente de alimentación, que a su vez se calienta muy poco. ¡Es bueno para el medio ambiente y también para tu bolsillo!

Tipos de fuentes de alimentación

Fuentes de alimentación estándar 

Se trata de la tecnología más antigua y se conoce también como potencia lineal. Un transformador reduce la tensión de la red eléctrica alterna CA de 220V a 50 Hz, a un voltaje más bajo (de unas pocas decenas de voltios, pero siempre a 50 Hz).

Una primera etapa llamada "rectificadora", se encarga de transformar esta energía, a veces positiva y a veces negativa, en un voltaje que sea siempre positivo. A continuación, el conjunto es estabilizado y la tensión se hace superior o igual a un nivel. Una última etapa electrónica, llamada de regulación, mantiene constante la tensión de salida.

Estas fuentes de alimentaciones son más bien pesadas, caras y presentan un rendimiento medio que va del 25% al 50%. La potencia consumida, y por tanto pagada, puede ser de entre dos hasta cuatro veces mayor de la que necesita el aparato. Este tipo de alimentación es ideal para pequeños aparatos eléctricos que generen un bajo consumo. Las pérdidas en estos casos no son importantes y las alimentaciones son compactas. Las fuentes de alimentación estándar también suelen utilizarse para aparatos de mucha sensibilidad a las perturbaciones electromagnéticas. 

Fuentes de alimentación conmutadas

Las fuentes de alimentación conmutadas, surgidas a partir de los años 70, son al mismo tiempo compactas, baratas y eficientes, con un rendimiento que va desde el 75% al 90%. Sus propias características dan cuenta de su gran éxito en el mercado.

Su principio es relativamente simple. El voltaje de la red se transforma en una tensión continua alta, en torno a los 300 V. Un transistor corta esta tensión abriendo y cerrando miles de veces por segundo. A continuación, este conjunto de pulsos se vuelve a transformar en una tensión continua, que es la que nos interesa. El tiempo durante el cual el condensador está encendido permite ajustar el nivel de voltaje de salida. Esta tensión debe estar regulada electrónicamente para ser lo más estable posible. Estas alimentaciones conmutadas tienen tendencia a crear perturbaciones electromagnéticas sobre la red eléctrica, lo cual puede dañar otros aparatos. Por lo tanto, es necesario elegir alimentaciones de alta gama con filtros eficaces que protejan la red de posibles perturbaciones.

Alimentación de laboratorio

Tal y como su nombre indica, se trata de un tipo de alimentación que se utiliza en los laboratorios para alimentar los circuitos electrónicos experimentales y hacer así pruebas acerca de rangos de tensión y de intensidades. Una alimentación de laboratorio permite colocar una o más salidas sobre las que se puede regular una tensión que vaya desde 0 V a unas decenas de voltios. La intensidad máxima también puede regularse. Asimismo pueden encontrarse voltajes estables para alimentar distintas tecnologías de transistores (2.7 V para la tecnología TTL, 5.5 V para los transistores CMOS, etc.)

Una fuente de alimentación de laboratorio cuenta con instrumentos de medición para seguir en tiempo real el voltaje y la intensidad generadas en tiempo real. Las fuentes de alimentación de laboratorio están protegidas contra los cortocircuitos. Incluso en caso de un mal montaje, jamás verás en llamas este tipo de alimentación.

Alimentación para cuadros eléctricos

Muchos aparatos y circuitos domóticos necesitan una alimentación de baja tensión, que no sobrepase por lo general los 20V. Si estos dispositivos se van a conectar al cuadro eléctrico, entonces debes optar por una alimentación que se integre directamente en él. Si bien esta solución resulta algo más cara, también proporciona una buena integración. Debes consultar el catálogo de tu proveedor para encontrar con total seguridad el transformador para un intercomunicador o la caja de comunicación de tu cuadro.

Cómo medir una fuente de alimentación

Potencia

La potencia P generada por la fuente de alimentación, indicada en vatios, se calcula simplemente multiplicando el producto del voltaje U, en voltios, por la intensidad I, en amperios. Es decir: P = U x I.

El resultado será la potencia máxima que el bloque puede suministrar. Es mejor elegir una potencia superior, con un margen de seguridad del 20%. Una fuente de alimentación a potencia máxima se calienta y se desgasta prematuramente. No es raro ver que los fabricantes de adaptadores de baja gama sean muy optimistas acerca de la eficacia de sus productos. Por tanto, es necesario contar con un margen de seguridad holgado. Sin embargo debes tener cuidado con no sobre dimensionar la potencia. También puedes comprar una alimentación diez veces más potente, pero te arriesgarías a pagar más por un bloque que en realidad funciona a un rendimiento en el que su eficiencia es baja.

Voltaje

El adaptador debe suministrar el voltaje del aparato que se alimenta. Si la tensión suministrada es demasiado alta, el aparato se quemará con total seguridad. Esto supone un riesgo que no es necesario correr. Por el contrario, con una tensión demasiado débil el aparato podría no funcionar. Si es ligeramente más baja, podríamos intentarlo. Dependerá de cada caso. Los conectores cilíndricos tienen dos puntos de contacto con el dispositivo: uno en el interior y el otro en el exterior. Es necesario comprobar esta polaridad. Si la polaridad está invertida, es decir, el "-" está en el lugar del "+" y viceversa, el aparato conectado corre el riesgo de quemarse y estropearse. En definitiva, debes asegurarte de que la tensión y la polaridad del aparato y de la alimentación sean los mismos. 

Intensidad

Como acabamos de ver, la tensión la establece el dispositivo y la potencia se obtiene con la fórmula P = U x I. La elección de la potencia del bloque de alimentación, con un margen de seguridad más o menos alto, implica el valor de intensidad máximo de la alimentación. Preferiblemente, debe ser mayor que la intensidad máxima requerida por el dispositivo..

En resumen, para elegir bien una fuente de alimentación:

• Determinar su voltaje;
• calcular su potencia, en base a la intensidad máxima consumida, con un margen de alrededor del 20%. 

Sin olvidar que:

• Para una baja potencia, como los aparatos con pilas, se recomienda una alimentación lineal;
• para potencias altas, es mejor una alimentación conmutada gracias a su mayor eficiencia; 
• una alimentación de buena calidad, aunque más cara, soporta mejor la carga y perturba menos su entorno; 
• si necesitas una alimentación de laboratorio, debes considerar el número y el tipo de salida que necesitas. De lo contrario, debes determinar el tipo de enchufes que une el aparato a su alimentación, así como su polaridad en el caso de las piezas conexiones redondas;
• si se trata de una alimentación para reparar, calcula lo que necesitas. ¿Necesitas distintas tensiones o distintas conexiones de salida?

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