Diferencia entre regulador de voltaje en derivación y en serie

Los reguladores de voltaje lineales se clasifican principalmente en dos tipos: reguladores de voltaje paralelos y reguladores de voltaje serie. La principal diferencia entre ellos radica en la conexión del elemento de control: en un regulador de voltaje paralelo, el elemento de control está conectado en paralelo con la carga; en contraste, en un regulador de voltaje serie, el elemento de control está conectado en serie con la carga. Estos dos tipos de circuitos de regulación de voltaje funcionan según principios diferentes y, por lo tanto, tienen sus propias ventajas y desventajas, que se discutirán en este artículo.

¿Qué es un Regulador de Voltaje?

Un regulador de voltaje es un dispositivo que mantiene el voltaje de salida en un valor constante a pesar de las variaciones en la corriente de carga o en el voltaje de entrada. Es un componente esencial en los circuitos eléctricos y electrónicos, ya que asegura que el voltaje de salida DC permanezca dentro de un rango especificado, sin verse afectado por fluctuaciones en el voltaje de entrada o la corriente de carga.

Esencialmente, un voltaje de suministro DC no regulado se convierte en un voltaje de salida DC regulado, donde el voltaje de salida no presenta variaciones significativas. Es importante destacar que el elemento de control es el componente central del circuito, y su ubicación difiere entre los dos tipos de reguladores.

Definición de Regulador de Voltaje Paralelo

La figura siguiente muestra el regulador de voltaje paralelo:

Como se puede ver en la figura anterior, el elemento de control está conectado en paralelo con la carga, de ahí el nombre "regulador de voltaje paralelo."

En esta configuración, el voltaje de entrada no regulado suministra corriente a la carga, mientras que una parte de la corriente fluye a través del elemento de control (que está en una rama paralela a la carga). Esta distribución ayuda a mantener un voltaje estable a través de la carga. Cuando el voltaje de la carga fluctúa, un circuito de muestreo envía una señal de retroalimentación al comparador. El comparador compara esta señal de retroalimentación con una entrada de referencia; la diferencia resultante determina cuánta corriente debe fluir a través del elemento de control para mantener el voltaje de la carga constante.

Definición de Regulador de Voltaje Serie

La figura siguiente representa un regulador de voltaje serie:

En este tipo de regulador de voltaje, el elemento de control está conectado en serie con la carga, de ahí el nombre "regulador de voltaje serie."

En un regulador de voltaje serie, el elemento de control es responsable de regular la porción del voltaje de entrada que llega al extremo de salida, actuando como un componente de regulación intermedio entre el voltaje de entrada no regulado y el voltaje de salida. Similar a los reguladores paralelos, una parte de la señal de salida aquí también se retroalimenta al comparador a través de un circuito de muestreo, donde el comparador compara la señal de referencia de entrada con la señal de retroalimentación.

Posteriormente, se genera una señal de control basada en el resultado de salida del comparador y se transmite al elemento de control, que luego regula el voltaje de la carga en consecuencia.

Principales Diferencias Entre los Reguladores de Voltaje Paralelo y Serie

• Conexión del Elemento de Control: La principal distinción radica en la ubicación del elemento de control: en los reguladores paralelos, está conectado en paralelo con la carga; en los reguladores serie, está conectado en serie con la carga.

• Características de Flujo de Corriente: En los reguladores paralelos, solo una fracción de la corriente total fluye a través del elemento de control para mantener un voltaje de salida DC estable. En contraste, los reguladores serie permiten que toda la corriente de carga pase a través del elemento de control.

• Rendimiento de Regulación: Los reguladores de voltaje serie proporcionan una mayor precisión de regulación en comparación con los reguladores de voltaje paralelos.

• Mecanismo de Compensación: Para mantener el voltaje de la carga constante, los reguladores paralelos ajustan la corriente a través del elemento de control. Los reguladores serie, en cambio, modifican el voltaje a través del elemento de control para compensar las fluctuaciones del voltaje de salida.

• Dependencia de la Eficiencia: La eficiencia de los reguladores paralelos depende de la corriente de carga, lo que los hace inadecuados para condiciones de carga variables. En contraste, la eficiencia de los reguladores serie depende del voltaje de salida.

• Complejidad de Diseño: Los reguladores de voltaje paralelos son más sencillos de diseñar que los reguladores de voltaje serie.

• Rango de Operación de Voltaje: Los reguladores paralelos están limitados a operaciones de voltaje fijo, mientras que los reguladores serie son adecuados tanto para aplicaciones de voltaje fijo como variable.

• Clasificaciones del Elemento de Control: En las configuraciones paralelas, el elemento de control es un componente de baja corriente y alta tensión (ya que solo una porción de la corriente de carga se desvía a través de él). En las configuraciones serie, el elemento de control es un componente de baja tensión y alta corriente (ya que toda la corriente de carga pasa a través de él).

Conclusión

En resumen, tanto los reguladores de voltaje paralelos como los serie cumplen la función principal de la regulación de voltaje, pero la ubicación del elemento de control en sus respectivos circuitos resulta en mecanismos operativos distintos. Sus diferencias en conexión, manejo de corriente, rendimiento de regulación y escenarios de aplicación hacen que cada uno sea adecuado para casos de uso específicos, como se detalla en el análisis anterior.