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

Introducción a las curvas de derating

Autor: Paul Denisowski, experto en instrumentación

En este artículo se explica qué son las curvas de derating de una fuente de alimentación y cómo interpretarlas.

Las fuentes de alimentación de sobremesa tienen tres especificaciones primarias: tensión de salida máxima (en voltios), corriente de salida máxima (en amperios) y potencia de salida máxima (en vatios).Generalmente, se especifican para cada canal, tanto en fuentes de alimentación de un solo canal como en las multicanal.

Cuando utiliza una fuente de alimentación de sobremesa, el usuario normalmente configura las dos cosas: la tensión de salida deseada y el límite de corriente de salida, o la cantidad máxima de corriente que puede absorberse de la fuente de alimentación. Este último valor se especifica normalmente por motivos de seguridad y/o para proteger el dispositivo bajo prueba. La potencia de salida es el producto de la tensión de salida configurada y la cantidad de corriente que toma la carga (P = V * I).

¿Para qué se utilizan las curvas de derating?

Matemáticamente, si se pueden variar la tensión y la corriente hay muchas formas de producir la misma potencia de salida. Por ejemplo, 40 W podrían generarse combinando 40 V y 1 A, 20 V y 2 A, o incluso 100 V y 0,4 A.

En la práctica, todas las fuentes de alimentación tienen límites en cuanto a la tensión de salida y la corriente que pueden generar. En muchos casos, el factor limitador es la corriente máxima. Por ejemplo, resulta relativamente fácil diseñar una fuente de alimentación de 40 W que suministra 1 A con 40 V, pero es mucho más difícil diseñar una fuente que suministre 40 A con 1 V.

Además, puede que solo sea posible utilizar determinadas combinaciones de tensiones y corrientes para alcanzar una potencia de salida máxima de 40 W.

Puesto que la tensión y la corriente pueden adoptar toda una gama de valores configurados por el usuario, resultaría difícil expresar todas las combinaciones admisibles de tensión y corriente en forma de tabla. Por eso, los datos se suelen representar gráficamente.

¿Qué es una curva de derating?

Las curvas de deratingse emplean para representar gráficamente las combinaciones de tensión y corriente que admite una fuente de alimentación. Abajo se muestra un ejemplo de una curva de derating típica para una fuente de alimentación de 160 W.

Cualquier combinación de tensión o corriente que coincida con esta curva o quede por debajo (en el área marcada en color) es posible en la fuente. Las curvas de derating se incluyen normalmente en las especificaciones o en el manual de la fuente de alimentación, o también pueden consultarse en el sitio web del fabricante. Siempre que se utilice una fuente de alimentación, es recomendable consultar la curva de derating para asegurarse de que admite las combinaciones de tensión, corriente y potencia deseadas.

¿Cómo se interpreta una curva de derating?

Abajo se muestra un ejemplo de una curva de derating clásica. Esta fuente tiene una potencia máxima de 160 W, una corriente máxima de 10 A y una tensión máxima de 30 V. Es importante recordar que en la mayoría de las fuentes de alimentación la potencia de salida máxima no es la tensión máxima multiplicada por la corriente máxima.

Las curvas de derating clásicas presentan generalmente una región curvada limitada por lo que se denomina «curva de salida de potencia máxima». Como su propio nombre indica, todos los puntos —es decir, combinaciones de tensión y corriente— a lo largo de esta curva aportarán la potencia de salida máxima, en este caso, 160 W.

Si bien muchas fuentes de alimentación presentan curvas de derating «clásicas» similares a la de arriba, también son posibles otras formas. A continuación, la fuente de alimentación tiene una potencia de salida máxima de 40 W y, en lugar de una curva, tiene una líneapara la potencia de salida máxima.

Igual que antes, la potencia de salida máxima se alcanza con las combinaciones de tensión de salida y corriente de salida que coinciden con esta línea, como se indica en los ejemplos.

Selección automática de rango: FlexPower

Las fuentes de alimentación básicas funcionan a menudo en un solo rango. Las fuentes de alimentación de rango únicosuministran potencia máxima Pmax solamente con la tensión fija máxima Vmax y la corriente I max. El diagrama a la izquierda de la figura de abajo muestra las características de salida de una fuente de alimentación de rango único. Las fuentes de alimentación multirrango tienen rangos de tensión y corriente de salida más amplios. El diagrama del centro muestra una fuente de alimentación de rango doble. Estas fuentes de alimentación generan una Vmax o Imax mucho más alta dentro del mismo límite de potencia máxima que una fuente de alimentación de rango único. Las salidas de tensión y de corriente tienen dos rangos de operación dentro de la misma envolvente de potencia Pmax. Las fuentes de alimentación con selección de rango automático tienen un número infinito de rangos. Las fuentes de alimentación de rango automático de Rohde & Schwarz utilizan la tecnología FlexPower (véase el diagrama a la derecha en la siguiente figura).

La función de Rohde & Schwarz FlexPower permite probar una amplia variedad de gamas de productos con una sola fuente de alimentación. Esto aporta un aumento sustancial de flexibilidad, ahorra espacio y simplifica la configuración de medida. Las fuentes de alimentación con FlexPower son también sumamente útiles cuando se necesita alta tensión y corriente, pero no una alta potencia de salida. Utilizar una fuente de alimentación de rango único para este tipo de aplicaciones resulta mucho más costoso que emplear una fuente de alimentación con FlexPower.

Potencia máxima de una fuente de alimentación de CC en una representación de tensión en relación a la corriente

Resumen

  • Las especificaciones básicas para las fuentes de alimentación de CC de sobremesa son la tensión máxima, la corriente máxima y la potencia máxima.
  • La potencia de salida máxima suele ser menor que el producto de la tensión máxima multiplicada por la corriente máxima.
  • Las curvas de derating son un método gráfico para mostrar qué combinaciones de tensión y corriente se admiten. Las combinaciones admisibles coinciden o se encuentran por debajo de la línea de la curva.
  • Muchas curvas de derating incluyen también una curva (o línea) de potencia de salida máxima para determinar qué combinaciones de tensión y corriente se pueden utilizar para generar la potencia de salida máxima.
  • Las curvas de derating son un recurso útil para determinar si una fuente de alimentación puede satisfacer los requisitos de tensión, corriente y potencia.

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