¿Qué es una fuente de voltaje?

Las fuentes de voltaje, como su nombre lo dice, son equipos que suministran voltaje. Todas las fuentes de voltaje son fuentes de poder debido a que suministran energía. Pero para diferenciarlo, podemos decir que las fuentes de poder o de alimentación se pueden comportar como fuentes de voltaje o como fuentes de corriente. Existe una diferencia entre estas últimas dos que será explicada.

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¿Qué es una fuente de voltaje?

Primero lo primero, una fuente de voltaje es un equipo que suministra voltaje a una carga. Por carga definimos todo aquello conectado a la fuente de voltaje que reciba energía, es decir, un circuito, una resistencia, un capacitor, un automóvil, un motor, etcétera. Para ello, tenemos que recordar que existen leyes en la física y una muy importante es la ley de ohm con la fórmula para el voltaje:

V = R*I

Como podemos ver, el voltaje es una variable que siempre depende de la corriente y de la resistencia. Esto causa algunas limitaciones físicas que se tienen que tomar en cuenta cuando se quiera operar una fuente de poder como fuente de voltaje o fuente de corriente.

El símbolo con el que normalmente se representa una fuente de voltaje es:

Fuente de voltaje ideal

Una fuente ideal es aquella que suministra un voltaje constante sin importar cuál sea la carga. Es decir, el voltaje será el mismo no importando la cantidad de corriente que demande un circuito. Para entender mejor este concepto, imaginemos que tenemos una fuente de 10 Voltios. Si nosotros colocamos una resistencia de 1 ohm, la fuente de voltaje por ley de ohm va a dar 10 amperios, porque I = V/R, así que 10A = 10V/1Ω. Si seguimos haciendo lo mismo, como se muestra en la siguiente tabla, obtendríamos los siguientes valores de corriente "idealmente".

Aunque ahora es momento de revelar una verdad de la vida real: las fuentes de voltaje ideales NO existen. Si observamos la gráfica anterior, ¡estaríamos afirmando que la misma fuente de voltaje es capaz de brindar hasta 10,000A! Esto sería muchísima corriente y se estarían utilizando 100KW de potencia. Sí existen fuentes de poder de 100KW, pero estas son muy grandes, pesadas y caras.

Así que por lo que podemos ver, entra otro factor muy importante en las fuentes de poder que es la potencia. Las fuentes siempre estarán limitadas por el voltaje, la corriente y potencia que pueden suministrar. Esto indica que una fuente de voltaje de 30 Voltios y 50 Amperios como la que se muestra a continuación podrá brindar como máximo 30 Voltios y 50 amperios, es decir una potencia máxima de 1500W.

Fuente regulada de voltaje

Una fuente regulada de voltaje es aquella que cuenta con un circuito interno para mantener el mismo voltaje. Esto es importante debido a que practicamente todas las fuentes de laboratorio o industriales son reguladas. Un ejemplo claro de una fuente de voltaje NO regulada es un panel fotovoltáico o una celda solar, ya que el voltaje y corriente que brinda un panel cambia dependiendo de la carga, esta es la razón por la que en un panel solar siempre se busca el punto de máxima potencia.

Fuente de voltaje variable

La fuente de voltaje variable es aquella cuya salida de voltaje se puede ajustar, es decir, no es un valor fijo y puede cambiar dependiendo la aplicación. Regresando al ejemplo de nuestra fuente de 30Voltios, esa fuente puede dar cualquier valor de 0 voltios a 30 voltios. Es por ello que cuenta con perillas en la parte frontal.

Fuente de voltaje fija

Estas fuentes son aquellas que no podemos cambiar su salida a voluntad. Un ejemplo es una batería de un coche que entrega 12 Voltios y no existe una perilla o botón para poder cambiar su voltaje a 5 voltios. 

También existen algunas fuentes que están diseñadas para sólo brindar un voltaje fijo, como por ejemplo un cargador de celular que sólo puede brindar 5 voltios. Estas fuentes fíjas normalmente son más económicas y se utilizan para aplicaciones específicas.

 Fuente de voltaje real

Como ya hemos mencionado, las limitaciones físicas de la fuente no permiten que existan fuentes de voltaje ideales. Pero ¿qué pasaría si volvemos al ejemplo anterior de una fuente de 10 voltios, hacemos una tabla similar pero ahora definimos una potencia máxima de 100W? Esta potencia nos indica que la corriente máxima que puede suministrar la fuente es de 10 amperios. Esto se conoce debido a la siguiente fórmula:

P = V*I

Entonces, ¿qué es lo que pasará con la fuente de voltaje cuando coloquemos una resistencia con la cuál se exceda su capacidad de corriente? Para responder esta pregunta lo primero que hay que recordar es que las leyes de la física no se pueden romper, así que sólo hay 2 opciones en la que la fuente se puede comportar para no exceder los 100W:

• La primera opción es que la fuente se queme al exigir una corriente mayor y deje de funcionar.
• La segunda opción es que la fuente cambie de ser fuente de voltaje y se convierta en una fuente de corriente.

Esto quiere decir que mantendrá la corriente máxima permitida (10A) pero ahora cambiará su voltaje para poder mantener los 100W. La mayoría de las fuentes de hoy en día cuentan con la capacidad de ser fuentes de voltaje y corriente, así que muy rara vez la fuente se quemará cuando se cambie de modo. Esto lo podemos apreciar mejor en la siguiente tabla:

Por la tabla anterior, podemos ver que en naranja se encuentra cómo se comportará la fuente con cargas grandes. Así que podemos decir, que una fuente de poder sólo se comportará como fuente de voltaje cuando la carga sea lo suficiente grande. En el ejemplo anterior, sólo cuando la carga sea mayor o igual a 1Ω.

Por otro lado, podemos ver que en color azul se encuentra la fuente comportándose como fuente de corriente, es decir, la corriente ahora se mantiene constante y el voltaje es el que cambia para que se cumpla la ley de Ohm.

En esencia, esto es una fuente de voltaje. Si tienes alguna duda o un comentario sobre esta entrada del blog, por favor comunícate con nosotros a través de los comentarios o nuestro chat en línea y con gusto te atenderemos. En AcMax tenemos una gran selección de fuentes de distintos tamaños y potencias.

Escrito por Edgar Gastellou ingeniero de aplicaciones de AcMax de México. Última revisión 12 de Agosto del 2020.

Infografía por Salomón del Real CM de AcMax de México.

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