Fuentes de poder

La mayoría de nuestros equipos electrónicos son alimentados con un voltaje de 13,8 voltios de corriente continua. La corriente suministrada en amperios depende del consumo en potencia del equipo de acuerdo a la ley que dice que potencia en watios es igual a la tensión en voltios multiplicada por la corriente en amperios: P = V * I.
Como el voltaje va a ser constante entonces el consumo de corriente va a ser directamente proporcional a la potencia consumida: I = P / V.
Muchos equipos tienen un consumo de potencia constante o casi constantes, para ellos el consumo de corriente en amperios va a ser constante pero el equipo transmisor de radio, especialmente en las estaciones de radioaficionados, su consumo de potencia varia en un amplio rango de valores.
Un transmisor permanece largos periodos de tiempo sin transmitir por lo cual su potencia es cero o casi cero pero cuando llega al límite de su potencia, de algunos cientos de vatios, el consumo de corriente consumida también va a aumentar en algunas decenas de amperios pero el voltaje debe permanecer igual a 13,8 voltios transmita o no transmita.
Debemos distinguir en un transmisor la potencia de salida (abreviada Po) que corresponde a la energía de radiofrecuencia que el equipo suministra a la antena y la potencia de entrada (abreviada Pi) que corresponde a la potencia de corriente continua a 13,8 voltios con que alimentamos al equipo. La potencia de entrada Pi siempre va a ser mayor que la potencia de salida Po. La relación entre Pi / Po representa la eficiencia o rendimiento del equipo.
Un transmisor típico de 100 watios de Po requiere unos 180 watios de Pi, como el voltaje es fijo en 13,8 voltios la corriente será de 180/13,8 = 13 amperios aproximadamente.
Si el transmisor lo usamos para transmitir CW, la potencia será cero cuando el manipulador está abierto y será de 100 vatios con el manipulador cerrado, entonces el consumo de corriente será de casi cero con el manipulador abierto y unos 13 amperios cuando esté cerrado.
Cuando se transmite banda lateral única o SSB, la potencia de salida es nula cuando el operador no esta hablando y la potencia varia dependiendo de la intensidad con que el operador habla y la riqueza de sonido que tenga el habla. Como riqueza de sonidos nos referimos a la mayor o menor cantidad de frecuencias de audio (30 a 3000 Hz) que contiene un sonido eitido por el operador. En general el sonido de las vocales a,e,i,o,u son ricos en frecuencias de audio en comparación con los sonidos consonantes y entre las vocales las de sonido abierto como la a, o y u tienen mayor riqueza. Por esta razón un equipo de SSB se prueba emitiendo uno vocal llena generalmente la O.
Entonces en una transmisión de SSB la potencia de salida varía dependiendo del habla y su intensidad pero un equipo se diseña con componentes que puedan manejar una potencia máxima, si se exceden la generación de calor interno la puede llegar a destruir (quemar).
Esto constituye un problema en los transmisores de SSB. Los transmisores de SSB se diseñan para emitir una máxima potencia de salida conocida como “Potencia Pico” pero la potencia de salida depende que el operador hable, hable fuerte o hable usando sonidos vocales por lo cual la salida de potencia puede llegar a sobrepasar los valores de diseño. Para solucionar en parte este inconveniente los transmisores incluyen un control de ganancia del micrófono para adecuar el micrófono a diferentes intensidades de voz de los operadores. Otro control usado en los transmisores de SSB es conocido como ALC que corresponde al acróstico en ingles de Automatic Level Control o Control Automático de Nivel. Esto consiste que el transmisor monitorea la potencia de salida y si la potencia de salida se aumenta cerca de su limite entonces envía hacia atrás un voltaje que afecta la ganancia de micrófono para reducir su ganancia y lograr que la salida de potencia se redusca y tratar de mantenerla la salida en valores óptimos.
Una buena práctica en la operación de SSB es observar el voltaje de ALC el cual se muestra como una función del medidor que tienen los equipos. Si no hay indicación de ALC significa que la salida está trabajando por debajo de su capacidad de salida y si el ALC es máximo es que esa modulación esta excediendo la capacidad de salida. La recomendación es mantener una lectura de ALC en el rango medio llegando a picos máximos durante periodos de tiempo minimos.
Cuando transmitimos AM el transmisor mantiene siempre una portadora que significa una emisión de potencia de forma continua hable o no hable. Cuando el operador habla el transmisor emite dos bandas laterales que aumentan o disminuyen la potencia emitida por el transmisor dependiendo del ritmo de la voz del operador. Lo que se tiene es una emisión de potencia promedio o media correspondiendo a la potencia de la portadora y unos máximos y minimos que depende de la voz. El máximo puede ser el doble de la potencia de la portadora, es decir que la potencia pico es el doble de la portadora.
Los transmisores modernos son diseñados con componentes para manejar la potencia pico y esta es anunciada por el fabricante. Cuando transmitimos SSB la potencia varia continuamente entre cero y el pico y es función del ALC y habilidad del operador mantener emisiones de potencia por debajo del pico. En cambio en AM el transmisor siempre mantiene una emisión de portadora y la potencia pico será el doble de la portadora. Si nuestro transmisor es de 100 vatios pico la portadora debería ser de 50 vatios (el 50%) pero los fabricantes recomiendan no usar mas de un 25 a 35% de potencia de portadora en AM, esto significa que un transmisor que rinde 100 vatios picos en SSB solo puede ser usado para transmitir unos 25 a 35 vatios de portadora en AM.
Lo que tenemos es que los transmisores son alimentados con un voltaje de 13,8 voltios. En la práctica no es necesario que sea exactamente 13,8 voltios sino que puede ser un voltaje entre unos 11 a 14 voltios, 13,8 es el valor optimo pero lo importante es que el valor de voltaje que escojamos debe permanecer igual independiente de la corriente en amperios que nos este suministrando. Esto se especifica diciendo que el suministro de corriente debe ser regulado o mejor dicho el voltaje debe ser suministrada por una fuente que tenga una regulación de voltaje automática que permita mantener el mismo voltaje independiente de mayor o menor consumo de corriente.
Entonces nuestros equipos necesitan ser alimentados con 13 voltios de corriente continua pero en nuestras casa tenemos un suministro de electricidad de 110 voltios de corriente alterna. La solución es usar un equipo o caja negra llamada “Fuente de Alimentación” que nos permite convertir 110 voltios AC a 13 voltios DC. El consumo de corriente dependerá de la energía que usemos en nuestros equipos pero la fuente de alimentación deberá tener componentes para que nos maneje el máximo de potencia que necesitemos.
Las fuentes de alimentación se han construido clásicamente con un transformador que recibe 110 voltios de AC en el primario y entrega 13 voltios AC en el secundario. Los 13 voltios AC se entregan a un rectificador que convierte 13 voltios AC a 13 voltios de DC, como los rectificadores entregan una DC con mucha oscilaciones, la salida de los rectificadores se pasa por un filtro construido mayormente por condensadores electrolíticos que se encarga de dar una corriente continua lo mas continua posible.
El la practica los componentes eléctricos como transformadores, rectificadores y condensadores tienen una resistencia interna la cual es indeseada pero en componentes reales existe. Esta resistencia interna causan perdidas de potencia cuando son atravesadas o una corriente según la ley de Ohm de P = R * I2 . En el caso de fuente de alimentación la corriente de salida son grandes de decena de amperios los cuales elevados al cuadrado causarían perdidas grandes por cualquier resistencia que se tenga. Para evitar las perdidas las resistencias internas de los componentes deben ser la más mínimo.
Las resistencias internas contribuyen a que el voltaje de salida se disminuye a medida que aumenta la aumenta la corriente de salida. Como es casi imposible tener cero de resistencia interna entonces se utiliza un circuito autorregulado que mantenga la salida de voltaje en el valor que deseamos: 13,8 voltios.

Como podemos lograr esto, sería el tema de nuestro próximo artículo.

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