Understanding Constant Voltage & Constant Current

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R&S®Essentials | Principios básicos de las fuentes de alimentación

En qué consisten la tensión constante y la corriente constante

Autor: Paul Denisowski, experto en instrumentación

Este artículo explica la diferencia entre el modo de tensión constante y de corriente constante en las fuentes de alimentación de CC de sobremesa.

Por norma, el usuario de una fuente de alimentación de CC de sobremesa suele comenzar configurando la tensión de salida, y en la mayoría de los casos la fuente funciona en lo que se conoce como modo de tensión constantepuesto que la fuente suministra la misma tensión, o lo que es lo mismo, una tensión constante, independientemente de la carga conectada.

La corriente de salida viene determinada, según la ley de Ohm, por la resistencia de la carga conectada: no se configura directamente ni la especifica el usuario. Sin embargo, la mayoría de las fuentes de alimentación de CC de sobremesa tienen un ajuste de corriente («current») configurable, que se describe más adelante.

¿Cómo evitar una corriente excesiva?

Las fuentes de alimentación de sobremesa modernas monitorizan normalmente la salida y pueden determinar en tiempo real cuánta corriente absorbe la carga. Cuando disminuye la resistencia de carga puede producirse una corriente excesiva o inesperadamente alta. Puesto que una corriente alta puede en muchos casos dañar o destruir la carga, es importante encontrar una solución para prevenir que esto ocurra.

Las fuentes de alimentación pueden resolverlo de dos formas:

«Protección contra sobrecorriente» (o «fusible electrónico»): desactivando o «apagando» la salida si la fuente detecta que se está excediendo el umbral de corriente. Si bien es cierto que desconectando la salida se protege la carga, el apagado completo no es siempre un efecto deseado.
«Modo de corriente constante»: reduciendo la tensión de forma que la corriente quede por debajo del umbral.

¿En qué consiste el modo de corriente constante?

El valor de corriente configurado en una fuente de alimentación ajusta la corriente máxima admisible o el límite de corriente —no controla ni ajusta la corriente de salida por debajo de este umbral. El modo de corriente constante mantiene la corriente de salida por debajo de un valor máximo reduciendo la tensión de salida.

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En muchos casos, la fuente de alimentación emite una indicación visual cuando pasa al modo de corriente constante, p. ej. cambiando el color de la pantalla o visualizando el icono «CC». El paso al modo de corriente constante y su abandono se basa en el valor de corriente de la lectura inversa, no es ningún botón ni ningún ajuste que el usuario pueda modificar.

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1. La salida de la fuente de alimentación está configurada a 10 V con un límite de corriente de 1,5 A. Si la resistencia de carga es de 10 Ω, según la ley de Ohm, la salida de la fuente es de 1 A, lo que significa que está por debajo del límite de corriente.

2. Si se aumenta la resistencia a 20 Ω, la tensión permanece constante a 10 V, y la corriente se reduce a 0,5 A.

3. Si se redujese la resistencia a solo 5 Ω y la tensión permaneciera constante a 10 V, la corriente aumentaría a 2 A, superando el límite.

4. En lugar de ello, la fuente pasaría al modo de corriente constante y reduciría la tensión de salida a solo 7,5 V para limitar la corriente de salida al valor máximo configurado de 1,5 A. Si la resistencia de carga cayese de nuevo a 3 Ω, la fuente reduciría de nuevo la tensión de salida a 4,5 V para garantizar que la corriente de salida se mantenga al límite de 1,5 A.

5. La tensión permanece constante en el modo de «tensión constante» y la corriente se mantiene constante en el modo de «corriente constante».

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tensión constante, corriente constante, resistencia constante

Dependiendo de la aplicación, es importante mantener la tensión, la corriente o la resistencia a un valor fijo. Esto se consigue con los modos CV, CC y CR.

En el modo de tensión constante (CV)la tensión de salida se mantiene constante al nivel ajustado, p. ej. 5 V, mientras que la corriente varía en función del comportamiento del dispositivo bajo prueba y dentro de los límites de corriente configurados. Todas las fuentes de alimentación de Rohde & Schwarz pueden funcionar también en modo de corriente constante (CC), en cuyo caso se puede configurar cada canal por separado. En este modo, una corriente constante predeterminada fluye al dispositivo bajo prueba, y la tensión varía, es decir, la tensión de salida se reduce o aumenta para mantener la corriente al valor ajustado. Cuando la fuente de alimentación funciona como carga electrónica también se dispone del modo de resistencia constante (CR). En este modo, la fuente de alimentación se comporta como una resistencia constante ajustable por el usuario en todo el rango de carga. Esto permite, por ejemplo, simular el comportamiento de descarga de una batería con una resistencia de carga constante.

Si la corriente de carga del dispositivo bajo prueba es baja y la corriente consumida es menor que el límite de corriente configurado, la fuente de alimentación funcionará por defecto en el modo de tensión constante. La tensión se regula a un valor constante, y la corriente varía en función de la carga. Si la corriente de carga es alta y la carga intenta consumir corriente por encima del límite de corriente ajustado, la fuente de alimentación limitará por defecto la corriente al valor configurado y funcionará en modo de corriente constante. La corriente se regula y la tensión viene determinada por la carga.

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Resumen

La mayoría de las fuentes de alimentación de CC de sobremesa suelen funcionar en modo de tensión constante (CV):
- el usuario introduce la tensión de salida deseada
- la corriente de salida depende de la resistencia de carga (con arreglo a ley de Ohm)
El modo de corriente constante (CC) se utiliza para proteger la carga de una corriente de salida excesiva
- el usuario introduce la corriente de salida máxima admisible
- la fuente reduce automáticamente la tensión de salida para mantener la corriente de salida por debajo del límite
La transición entre el modo CV y CC tiene lugar en base al valor de corriente de la lectura inversa.

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