Existen dos tipos de reguladores de tensión: lineales y de conmutación.

Los reguladores lineales utilizan dispositivos activos (BJT o MOSFET) de paso de corriente (en serie o en paralelo) controlados por un amplificador diferencial de alta ganancia. Compara la tensión de salida con una referencia de tensión de precisión y ajusta el dispositivo de paso para mantener una tensión de salida constante.

Un regulador de conmutación convierte una tensión de entrada de CC en una tensión de conmutación que se aplica a un interruptor MOSFET o BJT de potencia. La tensión de salida filtrada del conmutador de potencia se devuelve a un circuito que controla cuándo se enciende y se apaga el conmutador de potencia, de modo que la tensión de salida permanece constante independientemente de los cambios en su tensión de entrada o en la corriente de carga.

2 ¿Cuáles son las topologías de los reguladores de conmutación?

Existen tres topologías comunes: buck, boost y buck/boost. Otras topologías son flyback, SEPIC, Cuk, push-pull, forward, full-bridge y half-bridge.

3 ¿Cómo afecta la frecuencia de conmutación al diseño del regulador?

Las frecuencias de conmutación más altas significan que los reguladores pueden utilizar inductores y condensadores más pequeños. También implica mayores pérdidas por conmutación y mayor ruido en el circuito.

4 ¿Cuáles son las pérdidas de los reguladores de conmutación?

La potencia necesaria para encender y apagar el MOSFET causa pérdidas y está asociada al controlador de puerta del MOSFET. Asimismo, la conmutación de un estado conductor a un estado no conductor requiere cierto tiempo y, por lo tanto, genera disipación de potencia del MOSFET. Además, la energía necesaria para cargar y descargar la capacitancia de puerta del MOSFET entre la tensión umbral y la tensión de puerta también provoca pérdidas.

5 ¿Cuáles son las aplicaciones comunes de los reguladores lineales y de conmutación?

Para una tensión de entrada y salida dadas, la disipación de potencia de un regulador lineal es proporcional a la corriente de salida, por lo que la eficiencia típica puede ser del 50% o menos. Optimizando el dispositivo, los reguladores de conmutación pueden alcanzar una eficiencia del 90%. Sin embargo, el ruido de salida de un regulador lineal es mucho menor que el de un regulador de conmutación para los mismos requisitos de tensión y corriente de salida. Normalmente, los reguladores de conmutación pueden manejar cargas de corriente más altas que los reguladores lineales.

6 ¿Cómo controla su salida un regulador de conmutación?

Un regulador de conmutación necesita cambiar su tensión de salida de alguna manera en respuesta a los cambios de tensión de entrada y salida. Un método consiste en utilizar PWM para controlar la entrada del interruptor de potencia asociado, controlando así su tiempo de conmutación (ciclo de trabajo). Durante el funcionamiento, la tensión de salida filtrada del regulador se realimenta al controlador PWM para controlar el ciclo de trabajo. Si la salida filtrada cambia, la realimentación aplicada al controlador PWM cambia el ciclo de trabajo para mantener una tensión de salida constante.

7 ¿Qué especificaciones de diseño son importantes para un CI regulador?

Los parámetros básicos son la tensión de entrada, la tensión de salida y la corriente de salida. Dependiendo de la aplicación, también pueden ser importantes otros parámetros, como la tensión de ondulación de salida, la respuesta transitoria de la carga, el ruido de salida y la eficiencia. Los parámetros importantes de los reguladores lineales son la caída, la PSRR

(relación de rechazo de la fuente de alimentación) y el ruido de salida.