Fuentes de Alimentación y Osciladores: Tipos y Funcionamiento

Fuentes de Alimentación

Una fuente de alimentación es un dispositivo electrónico capaz de transformar la tensión alterna de la red de distribución industrial (50 Hz) en tensión continua para la alimentación de otros dispositivos electrónicos.

Fuente de Alimentación Conmutada

Una fuente de alimentación conmutada es un dispositivo electrónico que transforma energía eléctrica mediante transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias (20-100 Kilociclos típicamente) entre corte (abiertos) y saturación (cerrados).

Las desventajas, comparándolas con fuentes lineales, es que son más complejas y generan ruido eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias a equipos próximos a estas fuentes. En cuanto al tamaño y peso, el transformador de las lineales suele ser más pesado que el de las conmutadas. También hay diferencias en el voltaje de la salida.

Fuentes de Alimentación Lineales

Las fuentes lineales siguen el siguiente esquema:

Transformación --> Rectificación --> Filtrado --> Regulación

• Transformación: El transformador se utiliza para reducir la tensión de las tomas de potencia alterna de la red de distribución (220 Vef, 50 Hz) y para aislar dicha toma de potencia del resto del circuito. Consta de dos arrollamientos, primario y secundario, sobre el mismo núcleo magnético, de forma que se produce una transmisión de energía por inducción electromagnética.
• Rectificación: Es el proceso mediante el cual la corriente alterna del secundario se transforma en corriente unidireccional (o pulsante). La rectificación puede ser de media onda (la corriente del secundario pasa solo en un sentido por el diodo. Por ello, la corriente por la carga siempre circula en el mismo sentido) o de onda completa (formado por cuatro diodos. La corriente por la carga RL siempre circula en el mismo sentido y no hay intervalos de conducción nula como en el rectificador de media onda).
• Filtrado: Una vez que tenemos la señal alterna rectificada, se incluye una etapa de filtrado para que elimine las componentes de alterna y obtengamos una señal de continua. Esto se logra mediante un condensador en paralelo con la carga, RL.
• Regulación: Se dota a la fuente de una baja impedancia de salida. Al mismo tiempo, disminuye el rizado.

Tipos de Reguladores

• Diodo Zener como tensión de referencia.
• Transistores de potencia para posibilitar corrientes grandes de salida.
• Reguladores con amplificador operacional.
• Reguladores integrados.

Osciladores

Un oscilador es un circuito que es capaz de convertir la corriente continua en una corriente que varía de forma periódica en el tiempo (corriente periódica); estas oscilaciones pueden ser senoidales, cuadradas, triangulares, etc., dependiendo de la forma que tenga la onda producida. Es fundamentalmente un amplificador cuya señal de entrada se toma de su propia salida a través de un circuito de realimentación.

Tipos de Osciladores

• Oscilador de transistores acoplados: Es un circuito oscilador típico para receptores de RF integrados en un solo chip.
• Oscilador de corrimiento de fase a transistor: Se utiliza un transistor BJT como el elemento activo de la etapa de amplificación.
• Oscilador de corrimiento de fase a FET: Se utiliza un transistor FET como el elemento activo de la etapa de amplificación.

Osciladores a Bajas Frecuencias

El oscilador en puente de Wien es un circuito oscilador típico tanto para pequeñas frecuencias como para frecuencias moderadas, en el rango de 5 Hz a 1 MHz. Se usa casi siempre en los generadores de audio comerciales.

Osciladores a Altas Frecuencias (Colpitts y Hartley)

Son dos esquemas clásicos de oscilador para comunicaciones con un único elemento activo, que puede ser un BJT o un MOSFET.

• El oscilador Colpitts: Aunque es excelente a frecuencias bajas, el oscilador en puente de Wien no es adecuado cuando funciona a frecuencias altas (por encima 1 MHZ). Una alternativa es un oscilador LC, un circuito que se puede usar para frecuencia entre 1 y 500 MHz.
• El oscilador Hartley: La tensión de realimentación se genera mediante el divisor de tensión inductivo, formado por L1 y por L2.

Un oscilador a cristal es un oscilador armónico cuya frecuencia está determinada por un cristal de cuarzo o una cerámica piezoeléctrica. Cuando son importantes la exactitud y estabilidad de la frecuencia de oscilación, se utiliza un oscilador de cristal de cuarzo. Los osciladores de cristal se utilizan en los transmisores y receptores de comunicación.