El condensador cumple una función elemental en los circuitos electrónicos, especialmente en la placa base y en la tarjeta gráfica. Estas dos PCB tienen integrados componentes clave como la CPU y la GPU, entre otros chips que albergan y que requieren un suministro de energía estable y filtrado para funcionar correctamente. Por ello, estos elementos se han transformado en vitales, e incluso su escasez ha perjudicado gravemente a los fabricantes de estas placas, como sabrás…
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¿Qué es un condensador y cómo funciona?
Los condensadores son componentes esenciales que actúan como pequeñas reservas de energía. Imaginemos una batería diminuta que puede almacenar y liberar energía eléctrica según sea necesario, pues eso es lo que hacen estos condensadores que puedes ver en televisores, ordenadores, electrodomésticos, radios, fuentes de alimentación y un largo etc.
Los condensadores se basan en dos placas conductoras separadas por un material aislante, comúnmente llamado dieléctrico. Cuando se aplica una diferencia de potencial (voltaje) entre las placas a través de sus pines o bornes, se crea un campo eléctrico que almacena energía. La cantidad de energía almacenada depende de la capacidad del condensador, medida en faradios (F), y del voltaje aplicado. Es decir, de la calidad del dieléctrico y el tamaño de las placas metálicas…si lo prefieres dicho de otro modo.
En cuanto a sus usos, tienen una amplia gama de aplicaciones en la electrónica debido a su capacidad de almacenar y liberar energía de manera eficiente. Estas son algunas de sus funciones más importantes:
- Filtrado de corriente: esto los convierte en componentes esenciales en circuitos de alimentación, donde se encargan de eliminar el ruido y las fluctuaciones de voltaje, asegurando una alimentación limpia y estable a los componentes electrónicos.
- Acoplamiento y desacoplamiento de señales: ideales para acoplar señales entre diferentes etapas de un circuito, como en amplificadores o filtros, sin alterar el nivel de CC. También se utilizan para desacoplar la alimentación de los circuitos, evitando que las fluctuaciones de voltaje afecten el funcionamiento de otros componentes.
- Almacenamiento de energía temporal: pueden almacenar energía eléctrica de forma temporal, liberándola rápidamente cuando sea necesario. Esta característica los hace útiles en aplicaciones como flashes de cámaras, temporizadores y circuitos de oscilación.
- Sincronización y temporización: algunos circuitos como los filtros y los temporizadores 555, entre otros, también los usan como elementos fundamentales junto con las resistencias…
- Protección de circuitos: los condensadores también pueden proteger circuitos electrónicos de sobretensiones y picos de voltaje. Al absorber estos eventos transitorios, evitan que dañen componentes sensibles.
La función de un condensador se puede ver muy bien en los LEDs, por poner un ejemplo. Si tienes un ordenador o una TV, o lo que sea, que está en standby con el LED encendido y lo desenchufas, verás que el LED mantiene su luz durante unos segundos hasta apagarse. Eso es porque, a pesar de que el dispositivo está desconectado de la fuente de alimentación, el condensador seguía almacenando una carga que liberará.
Tipos de condensadores
Conocer los diferentes tipos de condensadores es crucial para seleccionar el adecuado para cada necesidad en un circuito. Por ejemplo, tenemos los siguientes:
- Condensadores cerámicos: están fabricados con dos placas metálicas separadas por un dieléctrico cerámico. Son pequeños, económicos y ofrecen alta estabilidad térmica. Se utilizan en circuitos de filtrado, desacoplamiento y temporización. Suelen tener un aspecto de lenteja o rectangular y pequeño.
- Condensadores de película: compuestos por dos láminas de metal separadas por una película delgada de plástico o poliéster. Ofrecen alta precisión y estabilidad a largo plazo. Se encuentran en aplicaciones de audio, filtros de precisión y circuitos de temporización.
- Condensadores electrolíticos: formados por dos placas de aluminio enrolladas y separadas por un electrolito líquido o sólido (por ejemplo los de tantalio, el vidrio), incluso también de aire como dieléctrico. Poseen alta capacidad por unidad de volumen y bajo costo. Se utilizan en fuentes de alimentación, filtros de desacoplamiento y circuitos de temporización, así como circuitos de RF, alta frecuencia, equipos de medición, etc.
- Condensadores de doble capa: almacenan energía en la superficie de dos electrodos porosos. Ofrecen alta capacidad y potencia instantánea. Se utilizan en vehículos eléctricos, sistemas de almacenamiento de energía y aplicaciones de alta potencia.
- Condensadores variables: permiten ajustar su capacidad mediante un mecanismo mecánico o eléctrico. Se encuentran en circuitos de sintonización, filtros ajustables y osciladores. Es decir, sería el equivalente a los potenciómetros o resistencias variables, pero para carga.
- Condensadores de película fina: fabricados con dos placas metálicas separadas por una película delgada de dieléctrico. Ofrecen alta precisión, estabilidad y confiabilidad. Se encuentran en aplicaciones de audio de alta gama, filtros de precisión y circuitos de temporización de alta frecuencia.
También existen otras variantes, aunque no nos interesan tanto, como los super condensadores, los condensadores superconductores, integrados en chip mediante silicio dopado o pistas metálicas y un dieléctrico como el SiO2, etc.
Función de los condensadores en las placas base y tarjetas gráficas
Antes hemos visto algunos tipos y también algunas aplicaciones más genéricas, pero si nos centramos especialmente en las placas base y las tarjetas gráficas, los condensadores tienen un fin muy específico. Te habrás fijado que suelen encontrarse en varias zonas, pero especialmente hay una concentración alrededor de la CPU y alrededor de la GPU. ¿Motivo? Pues es sencillo:
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- Filtrado de potencia: la CPU y la GPU son componentes que consumen mucha energía y generan ruido eléctrico. Los condensadores actúan como filtros, eliminando las fluctuaciones de voltaje y el ruido de la fuente de alimentación, proporcionando una corriente limpia y estable a estos componentes críticos. Esto mejora el rendimiento, la estabilidad y la vida útil de la CPU y la GPU, previniendo fallos y daños por sobretensiones o picos de voltaje.
- Almacenamiento de energía temporal: los condensadores almacenan energía temporalmente para satisfacer los picos de demanda de energía de la CPU y la GPU durante sus operaciones. Esto es especialmente importante durante momentos de carga intensa, como en juegos o aplicaciones de alto rendimiento. Al almacenar energía localmente, se reduce la carga en la fuente de alimentación y se asegura que la CPU y la GPU tengan acceso a la energía que necesitan en todo momento.
- Protección contra sobretensiones: también actúan como amortiguadores contra sobretensiones transitorias o picos de voltaje que pueden provenir de la fuente de alimentación o de otros componentes del sistema. Absorben estos picos de voltaje, protegiendo la CPU, la GPU y otros componentes sensibles de daños.
- Mejora de la impedancia: la impedancia es la oposición al flujo de corriente. Los condensadores de desacoplo, ubicados cerca de la CPU y la GPU, reducen la impedancia en el circuito de alimentación. Esto facilita el flujo de corriente, mejorando la eficiencia energética y el rendimiento general del sistema.
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