Cómo elegir un convertidor regulable

Entre los aficionados a la radio, al igual que entre los profesionales, son muy populares las llamadas fuentes de alimentación de laboratorio, que en su mayoría son, en esencia, fuentes universales regulables de tensión y corriente. Algunas pueden incluir, además de los ajustes habituales, funciones adicionales, como protección contra sobrecargas con disparo, memoria de modos y posibilidad de control remoto desde un PC o un teléfono inteligente. Pero, en cualquier caso, siguen siendo fuentes de alimentación regulables.

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Por supuesto, si tienen suficiente dinero, pueden comprar directamente algún producto de Rigol, ITECH, UNI-T, Siglent y marcas similares, pero a menudo no solo son caros, sino que a veces también resultan excesivos, sobre todo si se trata de un uso «doméstico» o si el presupuesto de un radioaficionado principiante es limitado.

Para empezar, conviene entender las topologías de las fuentes de alimentación; así evitaremos equivocarnos al elegir.
1. Lineales. Como elemento de regulación se utiliza un estabilizador lineal.
Ventajas: respuesta rápida a los cambios de carga, baja capacitancia de salida y prácticamente ausencia de rizado en la salida.
Desventajas: gran disipación de calor y potencia de salida no muy elevada. Además, como suelen utilizar un transformador de 50 Hz, aumentan el peso y, por consiguiente, el precio.
2. Conmutadas. Son fuentes de alimentación conmutadas regulables o convertidores de tensión con regulación PWM.
Ventajas: buena relación potencia/volumen/precio y alta eficiencia. Además, como este tipo de fuentes evoluciona rápidamente, es fácil encontrar modelos complejos y programables.
Desventajas: mayor nivel de rizado de alta frecuencia, gran capacitancia del condensador de salida y, como consecuencia, posibilidad de un pico de corriente al conectar algunas cargas.
3. Híbridas. La regulación principal se realiza mediante un circuito conmutado, pero en la salida hay un estabilizador lineal. El circuito está diseñado de modo que la tensión a la salida del convertidor conmutado sea siempre un poco (1-3 voltios) superior a la de la salida del estabilizador lineal.
Ventajas: la eficiencia es solo ligeramente inferior a la de los dispositivos conmutados, mientras que el nivel de rizado y la velocidad de respuesta son casi iguales a los de los lineales.
Desventajas: mayor complejidad del dispositivo y, por consiguiente, mayor precio, lo que limita la difusión de este tipo de fuentes de alimentación.

Dejaremos de lado por ahora las fuentes lineales e híbridas; hoy hablaremos de las conmutadas. Además, hay una gran variedad y permiten tanto construir casi todo por cuenta propia como comprar un dispositivo casi terminado, al que solo hay que instalar en una carcasa.

Empecemos por las opciones más sencillas.
En algunas placas de convertidores de tensión encontrarán uno, dos o tres reguladores. Normalmente, si hay uno, sirve para ajustar la tensión; si hay dos, se añade el ajuste de corriente.
El primer convertidor es muy popular entre los radioaficionados principiantes, cuesta poco y los potenciómetros de ajuste pueden sacarse mediante cables. Si además se le añade un amperímetro-voltímetro y una fuente de alimentación, se obtiene una fuente regulable sencilla para probar distintos proyectos caseros, con una corriente de carga de hasta 8-10 A.
Si se utiliza una placa basada en el LTC3780, se puede obtener lo mismo, pero habrá más opciones de fuentes de alimentación, ya que el convertidor es universal.
A veces los fabricantes ofrecen directamente convertidores con un potenciómetro externo; también hay modelos con indicador integrado de corriente y tensión. Solo queda encontrar una fuente de alimentación adecuada y algún tipo de carcasa.



Aquí tienen un par de modelos más interesantes. En el ZK-SJVA-4X simplemente añadieron un indicador, pero el ajuste sigue haciéndose con potenciómetros; en cambio, el modelo de la derecha es más interesante.
El D3806 tiene control totalmente digital y, además, una característica no menos importante: la placa con el indicador y los botones es extraíble, lo que permite instalarla sin complicaciones en el panel frontal de la futura fuente de alimentación. También es un convertidor elevador-reductor. Quizá su único inconveniente importante sea que no se pueden ver al mismo tiempo los valores de corriente y tensión.

Es buen momento para explicar las diferencias entre los métodos de regulación:
Analógica: mediante potenciómetros. Para ajustar la corriente, primero hay que cortocircuitar los terminales, establecer la corriente máxima necesaria y solo entonces conectar la carga.
Digital: mediante botones o un codificador. Se pueden ajustar la tensión y la corriente máxima con la salida de la fuente de alimentación desactivada, lo que resulta mucho más cómodo en la mayoría de las situaciones.


El siguiente paso son los convertidores con funciones ampliadas, que últimamente se han vuelto muy populares. A menudo tienen una entrada universal; por ejemplo, pueden usar una fuente de alimentación de 19 voltios de un portátil y obtener a la salida tanto 5 como 35 voltios. Pero, por desgracia, los convertidores con topología SEPIC pueden tener un nivel de rizado elevado, por lo que se recomienda tomar medidas para reducirlo. Aun así, son perfectamente adecuados para cargas no críticas.
Un ejemplo de modelo conocido es el XYS3580, con una tensión de salida de hasta 36 V, una corriente de hasta 5 A y una potencia de 80 W.

También son muy populares en este segmento los productos de la joven empresa Fnirsi, que fabrica convertidores compactos.
DC-580: sus características son similares a las del modelo XYS3580, pero la tensión mínima es de 1,8 V, en lugar de 0,6 V. Estos modelos suelen tener dimensiones estándar, así que, si se desea, es fácil sustituir el dispositivo por un modelo más potente sin cambiar el panel frontal.
También hay convertidores diseñados para funcionar sin carcasa.

Pero lo que tienen en común no es la similitud de sus características, la alimentación universal ni una carcasa estándar, sino que, además del sencillo ajuste de corriente y tensión, ofrecen muchas más funciones. Por ejemplo, ya permiten medir la potencia de salida y la capacidad suministrada, girar la imagen en la pantalla, ajustar el umbral de activación de la protección, etc.


Entre los modelos populares también hay convertidores menos conocidos, incluso podría decirse que injustamente olvidados, aunque son prácticos y fiables:
DPX6012S, de YIYIELECTRONIC, de 60 V y 12 A. También hay una versión de 60 V y 5 A, y otra de 32 V y 3 A. El índice S indica que se puede controlar desde un PC. Incluso tengo una reseña de este convertidor.
El ZXY-6005S, fabricado por MingHe, tiene una tensión de 60 V y una corriente de 5 A. Al igual que los convertidores DPX, hay tres modelos, todos de 60 V, pero con corrientes de 5, 10 y 20 A. También en este caso, el índice S indica que admite control desde un ordenador. Y este lo reseñé hace más de 8 años; ¡cómo pasa el tiempo! Por cierto, todavía se usa mucho. También publiqué una reseña de la versión 6022.


Sin exagerar, el fabricante más conocido de convertidores regulables es RDtech, que no solo fabrica una gran variedad de modelos, sino que también lanza novedades constantemente. Además, está claro que sus desarrolladores intentan tener en cuenta las sugerencias de los usuarios y también ofrecen actualizaciones de firmware para sus dispositivos.

No tiene sentido hablar de los primeros modelos, con los que el fabricante seguramente estaba «practicando», pero sí merece la pena detenerse en los siguientes, sobre todo porque lo merecen.

Convertidores de las series DPS y DPH. Incluyen tres modelos principales y varias modificaciones:
DPS3005, DPS5005 y DPS8005: convertidores reductores compactos, o más bien ultracompactos, con una corriente de salida de hasta 5 A y tensiones de 30, 50 y 80 V, respectivamente. Como la diferencia de precio es pequeña, el DPS8005 es el más interesante; también publiqué una reseña suya.
DPS3012, DPS5015 y DPS5020: convertidores reductores con corrientes de salida de 12, 15 y 20 A, y tensiones de 30 y 50 V, respectivamente. El primer modelo se considera obsoleto y el segundo cuesta casi lo mismo que el tercero, así que vuelve a tener sentido elegir el modelo superior, el DPS5020. Probé esta placa en una reseña y me gustó.
DPH3205 y DPH5005 son convertidores elevadores-reductores con una corriente de salida de 5 A y tensiones de 32 y 50 V. No son modelos muy potentes, pero permiten elegir más fácilmente una fuente de alimentación adecuada. Eso sí, hay que tener en cuenta que, para obtener la potencia máxima, se necesita una fuente de alimentación de 19-20 V en el primer caso y de 30-32 V en el segundo. Reseña de la versión 5005: hice una, es una placa muy interesante, pero su nicho de aplicación es bastante más reducido que el de las demás.



A pesar de la variedad de modelos, tienen mucho en común:
Tamaño del módulo del panel frontal
Interfaz de control y selección de ajustes
Protección térmica y modos de limitación de corriente/tensión/potencia
Conexión por USB o Bluetooth (opcional)
Un único programa para controlar el equipo desde un PC o un smartphone

El programa permite no solo controlar el convertidor y crear gráficos, sino también definir algoritmos de funcionamiento sencillos, por ejemplo, aumentar automáticamente la tensión o la corriente por etapas.


Pero el gran salto adelante llegó con el lanzamiento de los convertidores reductores de la serie RD60xx, que actualmente incluye cuatro modelos «normales»: RD6006, RD6012, RD6018 y RD6024. Todos tienen una tensión de salida de hasta 60 V y corrientes de 6, 12, 18 y 24 A. Además, hay dos modelos de la gama Pro, RD6006P y RD6012P, que se distinguen por una mayor precisión al medir y ajustar los parámetros y, quizá lo más importante, ¡son híbridos! Un convertidor híbrido combina las tecnologías conmutada y lineal, por lo que tiene una eficiencia casi igual a la de uno conmutado y unas características dinámicas como las de uno lineal.
Todos los equipos se pueden conectar a un ordenador por USB; los modelos con el índice W incluyen un módulo WiFi y, si se desea, también se puede comprar un adaptador para conectarlos mediante la interfaz industrial RS485.

No voy a poner enlaces a las reseñas de cada modelo: he probado los seis, así que dejo el enlace a la reseña de la versión RD6024, que fue el último de esta gama. Al principio de esa reseña incluí enlaces a las reseñas de todos los equipos de esta marca; la recomiendo.


El fabricante volvió a evitar multiplicar los diseños de carcasa y lanzó todos los modelos no solo con el mismo diseño y tamaño, sino también con el mismo sistema de control.


Por supuesto, la carcasa es bastante más grande que la de la serie anterior, pero la pantalla también ha crecido mucho y, además, ahora se puede seleccionar directamente el valor de la corriente y la tensión.
Todos los modelos de esta serie también incorporan una función bastante inusual: la carga de baterías, con protección contra la conexión con la polaridad invertida. A diferencia de las fuentes de alimentación de laboratorio convencionales, al conectar una batería a un terminal independiente se activa el modo de carga, que se desconecta por completo cuando la corriente cae a 10 mA en el modelo RD6006 o a 100 mA en los modelos RD6012 y RD6018.


Pero RDTech fue aún más lejos y ofrece la posibilidad de comprar no solo el convertidor, sino también una carcasa para él.
Hay cuatro opciones de carcasa: dos para las gamas DPS/DPH, con pequeñas diferencias, y dos para la gama RD60xx, de distintos tamaños. Con una carcasa se puede montar una fuente de alimentación de laboratorio programable de bastante calidad, literalmente «a partir de bloques».


Juntek merece una mención aparte: también fabrica toda una serie de convertidores de tensión con distintas características. En general, el concepto resulta familiar, pero hay diferencias importantes.
La cuestión es que los modelos más comunes tienen un límite superior de tensión de 60 V. Quizá la única excepción parcial sea el DPS8005, que llega a 80 V, y la serie ZXY60xx, que, aunque lleva 60 en el nombre del modelo, en realidad entrega 62 V. También hubo un modelo ZXY12010 de 120 V y 10 A, pero parece que nadie lo ha visto en persona y probablemente ya nadie lo verá; una pena, son buenos convertidores.

La gama de productos de Juntek incluye estos modelos:
DPM8605, 8608, 8616, 8624 y 8650, con una tensión de salida de 60 V y corrientes de 5, 8, 16, 24 y 50 A, respectivamente.
DPH8909 y DPH8920, con una tensión de hasta 96 V y corrientes de 9 y 20 A, respectivamente.

Como se puede ver, la gama DPM destaca por sus modelos de 24 y 50 A, mientras que la serie DPH ofrece una tensión de salida de hasta 96 V.

Los convertidores tienen un aspecto muy austero: unos cuantos botones, un par de pantallas de siete segmentos y cuatro LED. Además, todos los modelos tienen el mismo diseño; solo cambia un poco la ubicación del ventilador.


Pero, como vivimos en la era de los ordenadores, en este caso el fabricante decidió «no desentonar» y todos los convertidores se pueden conectar a un PC. Sin embargo, los modelos sin sufijo solo tienen un puerto TTL; los que llevan el sufijo 485, RS485; y si se indica RF, significa que incluyen un panel externo con una pantalla grande, botones, un encoder y conexión inalámbrica.


Puede parecer que las opciones se acaban aquí, pero no es así. A veces da la impresión de que, si empezamos a enumerar todos los convertidores regulables que hay en el mercado, para cuando lleguemos al final de la lista ya habrán salido un par de modelos nuevos.
Por ejemplo, también podemos mencionar un convertidor compacto, aunque obsoleto, basado en el XL4005E1, con un par de indicadores y regulación de corriente y tensión.
También está el veterano, pero curioso, DP30V5A-L de RDtech. Sus características no tienen nada de especial, pero el detalle de los indicadores extraíbles resulta poco habitual.
Y cómo no mencionar toda una serie aparte de distintos convertidores SEPIC regulables alimentados por USB, además compatibles con QC, como el ZK-DP2F. Este convertidor permite regular la tensión y limitar la corriente; en esencia, es una «fuente de laboratorio de bolsillo».
Y, por supuesto, hay otros dos modelos interesantes de Juntek: el bastante potente convertidor elevador B900W, con una corriente de hasta 15 A, y el compacto convertidor reductor B3603. Al igual que el D3806 que vimos antes, ambos tienen una placa extraíble con indicador y botones.



Qué conviene saber y tener en cuenta al elegir un convertidor regulable.
En realidad, por dentro es un convertidor de lo más corriente, con todas sus particularidades y matices. Los hay reductores, elevadores y universales, aunque los primeros son mucho más habituales.
Además, hay que recordar que los reductores necesitan un margen de unos 4-5 V en la tensión de entrada, mientras que los elevadores y los universales solo pueden entregar la potencia máxima si la tensión de entrada supera cierto límite.

Al elegir, también conviene decidir qué parámetros necesitamos:
1. Rango de tensión de salida. En los modelos sencillos, el mínimo a menudo no parte de cero, sino de 0,5-1,5 V; el máximo suele ser de 30-35 o 60 V, y más raramente de 50 u 80 V. Para la mayoría de las tareas, 35 V son suficientes, pero si la diferencia de precio es pequeña, es mejor optar por 50-60 V.
2. Corriente de salida. Todo depende del uso previsto; en la mayoría de los casos bastan 5-6 A, a veces hacen falta 10-12 A y rara vez se necesita más.
3. Potencia máxima. Normalmente está limitada por la potencia de la fuente de alimentación que alimenta el convertidor. Si ya tienes una, puedes basarte en sus características para elegir. En los reductores es sencillo: la corriente de salida no supera la de entrada y, para la tensión, conviene dejar al menos un 10 % de margen. Por cierto, algunos modelos permiten fijar la potencia máxima, como el RD6018 y otros; así, incluso con una fuente de alimentación de poca potencia, se puede obtener a la salida la corriente máxima o la tensión máxima, aunque en cualquier caso sin superar la potencia configurada.
4. Indicador. Una pantalla grande está bien, pero para un uso ocasional basta con un indicador de siete segmentos convencional. Si piensas usarlo a menudo, es mejor elegir uno con una pantalla completa; lo importante es que se lea bien y no vaya lento.
5. Funciones adicionales. Aquí conviene decidir según las necesidades: algunos necesitan protección con disparador; otros, la posibilidad de cargar baterías con desconexión automática al terminar.
6. Conexión al PC. Lo mismo que en el punto anterior, pero la experiencia demuestra que la ergonomía de los controles del propio aparato es más importante, porque se usan mucho más a menudo.

Eso es todo. Ahora toca elegir el modelo adecuado y recordar que es mejor «alimentar» tus dispositivos con una buena «comida».