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R&S®Essentials | Fundamentos sobre fuentes de poder

Entendiendo las fuentes de poder de banco

Autor: Paul Denisowski, experto en prueba y medición

Para el correcto funcionamiento de una fuente de poder de corriente continua, es necesario un conocimiento fundamental de esta, así como de sus funciones básicas. A continuación, se le proporcionará una introducción técnica general a las fuentes de poder de corriente continua de banco y se explicará acerca de las funciones, parámetros y características de las fuentes de poder en aplicaciones de prueba y medición modernas.

La mayoría de electrónica funciona con corriente continua (CC), y por lo tanto se requiere de una fuente de poder de corriente continua o «fuente» para casi todos los diseños, pruebas y depuración de la electrónica moderna. Aunque es posible utilizar una fuente de corriente continua fija, no configurable, normalmente se utilizan para este propósito las denominadas fuentes de poder de banco.

Existen muchos modelos y configuraciones de fuentes de poder de corriente continua de banco, pero hay algunos requerimientos comunes para casi cualquier tipo de fuente:

1. Una salida variable y de alta precisión:

  • Voltaje típico de hasta unos 30 V máx.
  • Corriente típica de hasta unos 10 A máx.

2. Una salida de la fuente de poder de banco de alta calidad: ruido y «rizado» bajos

3. Un tiempo de recuperación corto después de un cambio repentino en la impedancia de carga

4. Múltiples canales que puedan utilizarse de manera independiente o combinada

Especificaciones básicas de las fuentes de poder de banco

Las especificaciones más básicas de una fuente de poder son el voltaje de salida máximo (en voltios), la corriente de salida máxima (en amperios), y la potencia de salida máxima (en vatios). Estas por lo general suelen especificarse por canal.

Por ejemplo, este canal tiene un voltaje máximo de 30 V, una corriente máxima de 10 A, y una potencia máxima de 160 W. Es importante tener en cuenta que la potencia máxima es menor que el voltaje máximo multiplicado por la corriente máxima. Aquí, la salida máxima de potencia del canal es de 160 W, y no 300 W.

Las combinaciones de voltaje y corriente admitidas por una fuente de poder de corriente continua de banco a menudo se muestran mediante una «curva de reducción de potencia». La fuente admite cualquier combinación de voltaje o corriente que caiga en o por debajo de esta curva, (en el área coloreada).

Las curvas de reducción de potencia por lo general se incluyen en las especificaciones o en el manual de la fuente de poder o pueden encontrarse en el sitio web del fabricante.

Puede conocer más sobre las curvas de reducción de potenciaaquí.

Configure el voltaje y la corriente en una fuente de poder de corriente continua de banco

El usuario de una fuente de poder de banco configura dos cosas el límite corriente de saliday el voltaje de salida deseados. La corriente de salida es una función de la resistencia de la carga, mientras que la potencia de salida es el voltaje de salida multiplicado por corriente de salida.

El voltaje de salida de la fuente normalmente se mantiene constante, pero en algunos casos el voltaje de salida puede cambiarse o variarse dinámicamente. Las tres maneras más comunes de realizarlo son: una rampa, una secuencia arbitraria, y con una fuente externa.

Salida de rampa

Como el nombre lo indica, una «rampa» es un aumento continuo o «incremento» en el voltaje de salida. El voltaje de salida se inicia en cero y luego se incrementa hasta un voltaje definido durante un tiempo de rampa definido por el usuario, tras el cual el voltaje permanece constante.

Salida arbitraria

A diferencia de la rampa, que incrementa linealmente el voltaje desde cero hasta un valor definido, una secuencia arbitraria conmuta la fuente de poder de corriente continua entre diferentes niveles discretos de voltaje o umbrales de corriente. Cada uno de estos niveles tiene valores y duraciones definidos por el usuario, y esta secuencia puede repetirse múltiples veces. Las secuencias, a veces, se definen de manera directa en la misma fuente de poder, pero por lo general se cargan en la fuente mediante un archivo creado de manera externa.

Salida de modulación/analógica

En algunas fuentes, también es posible controlar la salida del canal con un voltaje de entrada externo, esta entrada «analógica» o «de modulación» se introduce en la fuente con un conector independiente. El voltaje de salida (o a veces el límite de corriente de salida) se controla o se regula con esta entrada analógica. Esto también puede utilizarse para crear formas de onda de voltaje de salida «moduladas», como la onda sinusoidal que se muestra aquí.

Función de lectura de verificación

Independientemente del tipo de salida, muchas fuentes de poder de banco mostrarán dos valores para voltaje y corriente. El primer conjunto de valores son los valores que el usuario ha ingresado. El segundo conjunto de valores son los valores medidos o detectados que la fuente está generando en su momento. Esta función a menudo se llama «lectura de verificación».

En un funcionamiento normal, el valor del voltaje de la lectura de verificación debe aproximarse al valor configurado. El valor de la lectura de verificación de la corriente dependerá de la resistencia de carga, ya que esta determina cuanta corriente consume la fuente. Es importante recordar que el valor de «corriente» que ha ingresado el usuario es un límite superior o valor máximo, no «obliga» a la fuente a emitir una corriente determinada.

Además de la simple visualización de los valores, también se utiliza la lectura de verificación en otras tres áreas: detección remota, funciones de protección, y en la determinación del voltaje constante o modo de voltaje constante.

Detección remota

Los cables de alimentación pueden reducir el voltaje percibido por la carga debido a que tienen una resistencia de no cero. En muchos casos esto puede ignorarse, pero puede ser significativo para pequeñas resistencias de carga o corrientes elevadas.

La detección remota permite que las fuentes de poder de corriente continua de banco superen la caída de voltaje ocasionado por los cables de alimentación. Conozca más sobre detección remota aquí.

Funciones de seguridad

Las funciones de seguridad se han diseñado para proteger la carga de un voltajes excesivo o «sobrevoltaje», de corriente excesiva o «sobrecorriente»y de potencia excesiva o «sobrepotencia».Estas tres funciones desactivan la salida de la fuente cuando se supera un determinado umbral. A menudo, hay también algún tipo de indicación visual y/o audible al momento de activar la protección. En la mayoría de los casos, la salida de la fuente debe reiniciarse manualmente.

Las funciones de protección por lo general se configuran y activan/desactivan por canal, aunque la protección contra sobrecorriente puede vincularse con otros canales, es decir, si el «fusible electrónico» del canal es erróneo, se desactivan también todos los canales vinculados a él. Y la protección contra sobrecorriente puede demorarse al arrancar para evitar que la salida se desactive debido a altas, pero de corta duración, extracorrientes de conexión.

Para finalizar, la propia fuente puede tener una función de protección contra temperaturas excesivas que la apague en caso de que la temperatura interna de la fuente sea demasiado alta.

Modos de voltaje constante y corriente constante

El tercer uso principal de lectura de verificación está relacionado con algo llamado modos de «voltaje constante» y «corriente constante». Al disminuir la resistencia de carga, puede producirse corriente de manera excesiva y/o inesperada. Dado que una corriente a menudo daña o destruye la carga, es importante evitar que esta situación se produzca.

Una manera de evitar este problema es reducir el voltaje de manera que la corriente caiga por debajo del umbral. Este modo de funcionamiento se llama «modo de corriente constante».

Más información acerca de Voltaje constante y corriente constanteaquí.

Resumen

  • Las fuentes de poder de corriente continua de banco son ampliamente utilizadas en diseño, prueba y depuración de casi todos los dispositivos electrónicos.
  • Las especificaciones clave para cualquier fuente de poder de banco son el número de canales, además del voltaje, corriente y potencia de salida máximos.
  • Es también importante elegir una fuente con una salida limpia y de alta calidad, así como una buena precisión/exactitud.
  • En la mayoría de los casos, la salida de una fuente de poder de corriente continua es constante, pero muchas fuentes admiten maneras de generar una salida variable, como rampas y formas de onda arbitrarias.
  • La lectura de verificación muestra los valores de salida medidos, y permite funciones como detección remota, diferentes tipos de protección, así como conmutación entre los modos de voltaje constante y corriente constante.
  • Algunas fuentes de poder de banco presentan funciones adicionales como un funcionamiento en serie y en paralelo, la capacidad para funcionar como una carga electrónica, además de simulación de batería.

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