Qué es una fuente de alimentación regulable, cómo funciona y cómo hacer una

Una fuente de alimentación regulable o fuente de laboratorio tiene muchísimos usos en el ámbito de la informática y la ciencia. En este artículo, vamos a darte todas las claves sobre este desconocido componente.

Así es una fuente de alimentación regulable

La principal característica de una fuente de alimentación, como las que usamos en nuestros ordenadores, consiste en la capacidad de transformar y rectificar la corriente alterna de nuestros hogares, para que pase a ser una corriente continua de voltaje inferior.

Para ponernos en contexto, vamos a definir algunos de los conceptos usados en esta definición genérica de fuente de alimentación. Luego, entraremos en el terreno de las regulables.

Qué es corriente alterna y corriente continua

Como decimos, la fuente pasará de corriente alterna a continua. ¿Qué significan ambos conceptos?

• Corriente alterna (CA, AC en inglés): corriente eléctrica en la que los electrones «van y vienen» regularmente, por lo que oscila de manera cíclica en magnitud y sentido. Es el tipo de corriente que utilizamos en nuestras casas.
• Corriente continua (CC, DC en inglés): corriente eléctrica que fluye en una dirección de manera constante. Es la que proporciona cualquier batería y se utiliza con aparatos electrónicos como ordenadores o móviles.

Sobre estos dos primeros puntos, lo que tenemos que entender es que una fuente de alimentación pasa de corriente alterna a corriente continua, ya que esta última es la que necesitan los componentes electrónicos.

Observad gráficamente el proceso: primero reducimos el voltaje (ahora lo definimos) mediante la transformación, luego mediante la rectificación (con un puente de diodos) eliminamos la parte negativa de la corriente alterna para quedarnos solo con la positiva, esto sería una corriente pulsante que es intermedia entre la alterna y la continua. Finalmente, gracias a los condensadores se consigue suavizar la corriente pulsante, y se pasa a algo lo suficientemente estable como para llamarlo corriente continua.

Ese sería el proceso simplificado, en la práctica se usan fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) que son mejores y más eficientes, pero más difíciles de entender.

Qué es voltaje y corriente eléctrica

• Voltaje: se conoce como la magnitud que mide la diferencia de potencial eléctrico o tensión eléctrica entre dos puntos. A lo mejor recordarás que se relaciona con la corriente eléctrica y la resistencia siguiendo la Ley de Ohm (V = I × R). Se mide en Voltios (V).
• Corriente eléctrica: es la magnitud que mide el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material conductor. Se conoce también como intensidad eléctrica. Se mide en Amperios (A).

Podemos dar una analogía para entender qué son el voltaje y la corriente. En una tubería de agua (equivalente a un cable), el voltaje sería equivalente a la presión hidráulica, y la corriente equivaldría al caudal hidráulico.

Una fuente de alimentación regulable controla el voltaje y limita la corriente

En casi cualquier fuente de alimentación regulable, encontraremos dos pantallas, una con un valor en Voltios (V) y otra con un valor en Amperios (A). Estos cambiarán en función de lo que hagamos sobre los cursores giratorios que podremos encontrar para variar el voltaje y el amperaje.

Si la fuente está en el modo de voltaje constante o Constant Voltage (CV), podremos hacer estas dos cosas:

• Regular el voltaje de salida. Podemos elegir qué voltaje saldrá de la fuente hacia los componentes electrónicos que estén conectados. Esta es la gran diferencia con la fuente de alimentación de un ordenador o el cargador de un portátil o móvil: que elegimos el voltaje, no viene dado de forma fija.
• Limitar la corriente de salida. No podemos elegir qué corriente va a entregar la fuente porque eso depende de lo que conectemos a ella. Pero sí que podemos limitar el flujo máximo de corriente que saldrá de la fuente regulada.

La regulación de voltaje nos proporciona versatilidad, porque significa que podremos probar la fuente con cualquier cosa, y la limitación de corriente nos da seguridad, porque evitará dañar o romper componentes, incluso nos ayuda a que un cortocircuito no sea catastrófico.

En todo momento, podremos ver lo que está pasando gracias a la pantalla o pantallas, que mostrarán el voltaje, amperaje y el modo de funcionamiento actual (CC / CV).

¿Y cómo se conectan los componentes eléctricos a una fuente regulable? En general, cuenta con 3 salidas (Positivo, Negativo y una salida a la tierra de nuestra red eléctrica), que podemos conectar o desconectar, y en su extremo serán pinzas metálicas.

¿En qué ámbitos se utiliza una fuente de alimentación regulable?

Como bien decimos, una fuente de alimentación regulable también se conoce como fuente de laboratorio. En cualquier ámbito científico en el que se prueben componentes electrónicos, va a haber una fuente de alimentación así.

¿Te imaginas ser un ingeniero eléctrico y tener una montaña de fuentes o cargadores para cada uno de los circuitos y componentes que pruebas? Evidentemente, es mucho más práctico tener una única fuente a la que puedes variar el voltaje o la corriente para hacer pruebas en todo.

Por tanto, las fuentes regulables son un componente imprescindible de cualquier laboratorio de electrónica, combinado con muchas otras:

• Osciloscopios: permiten observar una representación gráfica detallada del flujo de energía, por ejemplo ver la oscilación del voltaje en una onda senoidal de CA, o el rizado (las imperfecciones en la onda) de CC.
• Multímetros: nos permiten medir un montón de magnitudes eléctricas como voltaje, intensidad, resistencia, capacitancia, etc.
• Microscopios: imprescindibles para quien trabaje con circuitos que usen componentes muy pequeños, para poder identificarlos y testarlos.
• Estaciones de soldadura: constan de todo lo necesario para soldar y desoldar un circuito.
• Protoboards: placas que constan de una matriz de agujeros conectados entre sí por filas, y que podemos usar para implementar un circuito eléctrico para pruebas, que luego podemos desconectar fácilmente (así no gastamos placas eléctricas a lo tonto).
• Todo tipo de cables, consumibles como estaño para soldar, y herramientas (destornilladores, pinzas, pelacables…)
• … y mucho más.

Los usos de estas fuentes son innumerables. Por ejemplo, en Profesional Review usamos muchas veces una fuente regulable «casera» para probar los ventiladores de las fuentes de alimentación de PC que analizamos, y comprobar cómo gira el ventilador en función del voltaje aplicado.

Consejos para comprar una fuente de alimentación regulable

Debes saber que en el mercado hay muchas fuentes de alimentación regulables disponibles, por un precio que ronda los 50 euros para los modelos básicos, 100-150 para modelos intermedios e incluso podemos verlas por más de 1000 euros para fuentes regulables profesionales.

¿En qué nos debemos fijar a la hora de elegir una fuente regulable? Pues bien:

• Potencia nominal: será el máximo que puede suministrar a los componentes (P = V x I), debemos elegir una fuente que aguante más de lo que vamos a necesitar.
• Tensión mínima y máxima: nos darán un rango de voltaje con el que podemos trabajar, debe estar dentro de nuestras necesidades.
• Corriente mínima y máxima: un caso análogo para el voltaje.
• También debemos fijarnos en detalles como protecciones ofrecidas, si acepta los modos CV y CC, tipos de conexión, voltaje de entrada, etc.

Debemos tener en cuenta también que si elegimos modelos muy baratos podrían proporcionar una corriente más «sucia» de lo normal, es decir, con un rizado alto. Esto es algo que podrás comprobar si en tu laboratorio dispones de un osciloscopio, pero no suele ser un problema.

Última actualización el 2024-11-24

(Los multímetros de UNI-T suelen estar recomendados por expertos debido a su relación calidad-precio)

Otra cuestión importante es la precisión del voltaje. Tener un multímetro, aunque sea uno básico como el que te recomendamoso arriba, es absolutamente necesario para verificar que la fuente está entregando el voltaje que indica y evitar problemas.

Última actualización el 2024-11-24

Dicho esto, un ejemplo de fuente de alimentación de laboratorio para usos básicos es esta Eventek que podemos encontrar en Amazon por 55€ (versión de 0-5A) o 70€ (versión de 0-10A). En ambos casos llega hasta los 30V.

Última actualización el 2024-11-24

Si necesitas robustez, precisión y fiabilidad, RIGOL proporciona sus fuentes DP800 de 195W, ten en cuenta que se trata de fuentes lineales en vez de fuentes conmutadas. Todos usamos fuentes conmutadas por eficiencia y precio, pero las lineales regulan con más precisión el voltaje: hablamos de diferencias de 10mV y 10mA en esta fuente de Rigol, así que está destinada a un público muy de nicho.

¡Construye tu propia fuente de laboratorio!

Si no quieres gastar dinero en una fuente de alimentación regulable, puedes construir la tuya propia en casa, aprovechando una fuente de alimentación de ordenador o incluso un cargador.

Te presentamos dos opciones, pero ten en cuenta que trabajar con electricidad no es un chiste, ya que las fuentes siempre tienen una parte expuesta a la red eléctrica de casa, que si tocamos sin protección nos electrocutarán, lo cual es un riesgo para la vida.

Solución fácil: con voltajes fijos

La forma más sencilla de construir una fuente de laboratorio es aprovechar los múltiples voltajes que se proporcionan en una fuente de ordenador. En general, se trata de 12V, 5V, 3.3V y -12V.

Lo que hace la gente es cortar los cables de salida de la fuente (que llevan un voltaje concreto asociado) y colocar en la fuente unos conectores metálicos como los de las fuentes regulables, uno para cada voltaje y otro para el negativo.

Así, podemos hacer diversas combinaciones interesantes. Además de la salida de 12V, 5V, 3.3V y -12V, podemos cambiar el negativo a nuestro antojo y formar nuevos voltajes: por ejemplo, si conectamos 12V en el positivo y 5V en el negativo, tendremos 7V (12-7). O si tenemos 12V en el positivo y -12V en el negativo, tendremos 24V.

Solución avanzada: con un buck-boost converter

Una forma mucho más sofisticada de hacer una fuente de alimentación de laboratorio es comprar un buck-boost converter.

Los buck-boost converters son conversores DC-DC, esto es, tienen como entrada corriente continua y también como salida, pero en el proceso regulan el voltaje de manera eficiente y precisa. También son muy baratos.

Así, no tendríamos que usar los voltajes fijos de una fuente de alimentación de PC, además de que podríamos usarlo con un cargador de móvil o de portátil, o una fuente de alimentación de 12V. Como siempre, con las precauciones necesarias y siempre con conocimientos suficientes.

El vídeo de arriba nos muestra cómo hacerlo de una manera muy intuitiva e interesante, échale un ojo.

Te recomendamos la lectura de las mejores fuentes de alimentación del mercado para PC.

Con esto finaliza nuestro artículo sobre fuentes de alimentación de laboratorio, esperamos que hayas entendido todos los conceptos de electricidad asociados, en caso contrario puedes dejar un comentario para que te lo aclaremos. ¡Gracias por leernos!