A6 Fuentes de Alimentacion y Conversores AC/DC

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Toda fuente de alimentación tiene la misma misión: convertir la energía eléctrica disponible, típicamente corriente alterna de la red, en un voltaje continuo estable y regulado. Los reguladores lineales son la solución más simple: absorben el exceso de voltaje disipándolo como calor en un transistor colocado en serie con la carga —este mismo efecto Joule que ya describió el modelo de resistencia y ley de Ohm—; son de bajo ruido y respuesta muy rápida, pero su eficiencia energética es pobre precisamente porque desperdician como calor toda la diferencia entre el voltaje de entrada y el de salida.

Los conversores conmutados, en cambio, transfieren la energía de forma mucho más eficiente usando un interruptor de alta velocidad junto con un inductor y un capacitor que almacenan y liberan energía en cada ciclo de conmutación, retomando esta misma capacidad de almacenamiento que ya describió el modelo de componentes reactivos. El conversor reductor (Buck), el más común de todos, entrega un voltaje de salida directamente proporcional a la fracción de tiempo que el interruptor permanece cerrado en cada ciclo; el conversor elevador (Boost) hace lo contrario, entregando un voltaje de salida mayor que el de entrada, que crece cuanto más se acerca esa fracción de tiempo a la totalidad del ciclo.

Aumentar la frecuencia de conmutación permite usar inductores y capacitores más pequeños y compactos, pero también incrementa las pérdidas asociadas a cada conmutación individual, por lo que existe un compromiso de diseño entre tamaño y eficiencia. Los conversores resonantes más sofisticados logran conmutar prácticamente sin pérdidas, retomando esta misma frecuencia de resonancia que ya describió el modelo de componentes reactivos, y alcanzan las eficiencias más altas disponibles hoy en cargadores y fuentes modernas.

Por eso este módulo, que abre con dos formas distintas de convertir corriente alterna en continua, cierra mostrando que la ventaja de eficiencia de un conversor conmutado sobre uno lineal no es gratuita: se paga con más complejidad de diseño y con un nuevo compromiso propio, entre el tamaño de los componentes y las pérdidas de cada conmutación, que un regulador lineal simplemente no tiene que enfrentar.

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