Que Es Un Regulador De Tensión En Derivación - Conceptos Básicos.

El regulador shunt o regulador de tensión shunt es una forma de regulador de tensión en la que el elemento regulador desvía la corriente a tierra. El regulador shunt funciona manteniendo una tensión constante a través de sus terminales y toma la corriente sobrante para mantener la tensión a través de la carga.

Uno de los ejemplos más comunes de regulador shunt es el simple circuito de diodo Zener, en el que el diodo Zener actúa como elemento shunt. Como tal, el regulador de tensión en derivación es un elemento esencial dentro de la tecnología de las fuentes de alimentación lineales.

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    Conceptos básicos del regulador de tensión en derivación

    El funcionamiento básico de un regulador de tensión en derivación puede verse en el diagrama. Básicamente, la carga funciona con una resistencia en serie con la fuente de tensión y el regulador shunt en paralelo con la carga.

    Para mantener constante la tensión a través de la carga, se debe extraer un nivel de corriente a través de la resistencia en serie para mantener la tensión necesaria a través de la carga. La carga absorbe una parte y la corriente restante es absorbida por el regulador de tensión en derivación.

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    El circuito está diseñado de forma que, con la máxima corriente de carga, el regulador de derivación no consuma prácticamente ninguna corriente y, con la mínima corriente de carga, el regulador de tensión de derivación pase toda la corriente.

    Como resultado, se puede ver que los reguladores shunt son ineficientes porque la corriente máxima se extrae de la fuente independientemente de la corriente de carga, es decir, incluso cuando no hay corriente de carga.

    Regulador shunt de diodo Zener

    Una de las formas más comunes y sencillas de regulador en derivación es el sencillo circuito regulador de diodo Zener que se muestra a continuación. Su funcionamiento es muy sencillo. Una vez superada su pequeña corriente mínima, el diodo Zener mantiene una tensión casi constante en sus terminales.

    En este circuito, la resistencia en serie reduce la tensión desde la fuente hasta el diodo Zener y la carga. Como el diodo Zener mantiene su tensión, cualquier variación en la corriente de carga no afecta a la tensión a través del diodo Zener.

    El diodo Zener absorbe las variaciones de corriente necesarias para garantizar la caída correcta a través de la resistencia en serie. De este modo, desvía la corriente suficiente para mantener la tensión en sus terminales y, por tanto, la carga.

    Regulador shunt de diodo Zener

    En este circuito regulador de tensión en derivación, el diodo Zener debe ser capaz de disipar la potencia de la cantidad máxima de corriente que puede manejar. Lo más probable es que sea un poco más que la corriente máxima suministrada a la carga, ya que el diodo Zener tendrá que pasar toda la corriente cuando la corriente de carga sea cero.

    Por lo tanto, la corriente máxima total que pasará el diodo es la corriente de carga más un margen para la corriente para mantener la tensión de referencia cuando la carga está tomando su corriente máxima.

    También hay que tener en cuenta que para el circuito regulador en derivación, la resistencia en serie se compone del valor de la resistencia en serie, más cualquier resistencia de la fuente. En la mayoría de los casos el valor de la resistencia en serie dominará y la resistencia de la fuente puede ser ignorada, pero esto no siempre puede ser el caso.

    Regulador shunt con bucle de realimentación

    El regulador de tensión en derivación básico anterior no tiene retroalimentación, es decir, funciona en bucle abierto.

    Tal y como se ha imaginado, el rendimiento de esta forma de regulador shunt es suficiente para muchas aplicaciones, pero se pueden conseguir niveles de rendimiento mucho más elevados proporcionando una retroalimentación basada en la tensión de salida del regulador de tensión shunt y retroalimentando ésta en el sistema para garantizar que se mantiene con precisión la tensión de salida requerida.

    Regulador shunt con bucle de realimentación

    Utilizando un regulador de tensión en derivación con realimentación como el mostrado anteriormente, se detecta la tensión de salida y se compara con una referencia. El nivel de la corriente de derivación se modifica entonces para devolver la tensión de salida al nivel requerido.

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    Los reguladores de tensión en derivación no son especialmente eficaces o eficientes en situaciones de alta corriente. El simple regulador de tensión de diodo Zener, cuando se utiliza como referencia de tensión de baja corriente, es muy utilizado, y su ineficacia puede tolerarse en vista de la baja corriente.

    A menudo, los reguladores en derivación se utilizan como fuentes de referencia de tensión a partir de las cuales se accionan los reguladores en serie de corriente mucho mayor.

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