Alimentación

La fuente de alimentacion en la radioafición

Importancia de una buena fuente de alimentación para el radioaficionado

La fuente de alimentación de una estación de radioaficionado es responsable de algo más que de proporcionar el requisito básico para que el equipo funcione. En general, merece más atención. Las fuentes de alimentación sospechosamente baratas a menudo no cumplen las promesas de sus datos técnicos. Una fuente de alimentación de mayor calidad tiene su precio. ¡No vale la pena ahorrar en la fuente de alimentación de todas las cosas! Por el contrario, es una sólida inversión en el equipamiento de la estación.

En casa, en el Shack de Radio

Para operar una estación de radioaficionado en casa, la red de 230 AC está disponible. Los amplificadores de potencia de tubo y algunos transceptores de mayor tamaño tienen una fuente de alimentación integrada, que suele conectarse a través de un cable de alimentación con enchufe IEC. En los amplificadores de potencia a válvulas, la fuente de alimentación genera las altas tensiones necesarias para el funcionamiento, en los transceptores y amplificadores de potencia a transistores las bajas tensiones para la tecnología de semiconductores. La mayoría de los transceptores con una potencia de salida estándar de 100 W sin fuente de alimentación integrada están diseñados para conectarse directamente a una fuente de alimentación externa de bajo voltaje.

En la carretera en un coche o en un barco

El funcionamiento móvil de una emisora de radio en un coche o a bordo de una embarcación plantea exigencias especiales a la alimentación eléctrica. Esto es especialmente cierto si la radio no es sólo una radio VHF, sino también un transceptor KW con una potencia de transmisión de 100 W. Uno de ellos depende de una batería de a bordo (acumulador) con capacidad suficiente, cuya recarga continua debe estar garantizada. Una batería antigua alcanza rápidamente sus límites con la carga adicional. Tras un funcionamiento prolongado de la radio cuando el vehículo está parado y el motor apagado, una batería muy descargada no suele estar preparada para arrancar.

El encendedor de cigarrillos no es en absoluto adecuado para la conexión a la red de a bordo de 12 V. Su línea de alimentación tiene una sección transversal demasiado pequeña para corrientes de unos 20 A.

Por lo tanto, la línea de alimentación en un coche debe conectarse directamente desde el transceptor al polo positivo de la batería y a un punto central de tierra por el camino más corto.

Por supuesto, los mismos criterios se aplican a la conexión con el sistema eléctrico de una embarcación. Es más fácil instalar una segunda batería independiente a bordo de un barco de recreo que en un coche, al que sólo se conecta la radio como consumidor. Sin embargo, en el caso de una simple conexión en paralelo a la batería de a bordo existente, el alternador debe ser capaz de suministrar la corriente de carga adicional. Para la carga controlada de una segunda batería, se requiere un controlador de carga externo.

Si la fuente de alimentación de a bordo no puede proporcionar la tensión necesaria, un estabilizador de tensión ofrece la posibilidad de aumentar constantemente la tensión de funcionamiento a 13,8 V en caso de que se reduzca a 9 V, incluso con consumos de corriente de hasta 30 A.

Referencia a las especificaciones del fabricante del rango de tensión de entrada

En el manual de su transceptor encontrará una referencia a los límites de tolerancia admisibles de la tensión de funcionamiento según las especificaciones del fabricante.

Importante

¿Qué potencia necesita una estación de radioaficionado?

La necesidad de corriente de una estación de radioaficionado típica es de 20 a 30 A a una tensión nominal de 13,8 V, +/- 15 %. La salida de tensión de funcionamiento debe ser limpia, estable y a prueba de cortocircuitos. La potencia máxima debe ser, en cualquier caso, superior al consumo máximo de energía de la estación con una reserva suficiente. Al fin y al cabo, los accesorios externos también quieren ser suministrados.

¿Qué hay que tener en cuenta a la hora de elegir y utilizar la fuente de alimentación?

Además de la distinción entre las fuentes de alimentación convencionales con transformador y las fuentes conmutadas, hay otros aspectos importantes. Por ejemplo, el tamaño y el peso de una fuente de alimentación determinan si es adecuada para un uso portátil o fijo.

Independientemente del principio de funcionamiento que se utilice, toda fuente de alimentación de alto rendimiento debe estar refrigerada. Ya sean las pérdidas en el núcleo del transformador o en el rectificador de alto rendimiento, la generación de calor en los transistores en serie de una estabilización de tensión construida con componentes discretos o la pérdida de calor en los transistores de una fuente de alimentación conmutada. Principalmente, esta tarea la realiza un disipador de calor suficientemente dimensionado. Por desgracia, la mayoría de las fuentes de alimentación no pueden prescindir del uso adicional de ventiladores. Lamentablemente, esto se debe a que el ruido del ventilador, a más tardar en el caso de la ventilación forzada continua, es percibido como molesto por la mayoría de los radioaficionados. En este caso es más agradable el arranque y el apagado temporal del ventilador con control de temperatura.

Una pantalla analógica o digital para la corriente y la tensión es común en todas las fuentes de alimentación más grandes, ya sean de transformador o de conmutación.

¿Cuáles son las ventajas de los reguladores lineales (transformadores)?

Las fuentes de alimentación convencionales con un transformador que transforma la tensión de red de 230 V a la gama de baja tensión son especialmente adecuadas para las aplicaciones de radio en las que es importante evitar señales de interferencia adicionales en el espectro de frecuencias a recibir. Al funcionar en modo analógico, son "limpias" y no generan señales de interferencia. Desgraciadamente, los transformadores de mayor tamaño son componentes costosos y pesados. Para un uso portátil, ya son demasiado grandes y pesados para los requisitos de potencia de un transceptor de 100 W. Si quieres evitar los problemas de interferencias de una fuente de alimentación conmutada y no te asustan los costes más elevados, una fuente de alimentación con transformador para uso estacionario es una buena opción.

Sin embargo, el uso de estas fuentes de alimentación entraña un riesgo. Si, por ejemplo, el regulador se ha ajustado accidentalmente o has probado algo que requería una tensión más alta, no debes olvidar volver a ajustarlo a 13,8 V después. De lo contrario, el costoso transceptor y sus periféricos morirán un día porque la tensión de funcionamiento está ajustada demasiado alta. Y tener que comprobar que el voltaje es correcto cada vez que se enciende la emisora puede ser un engorro.

Por lo tanto, para la alimentación de una estación de radioaficionado, sólo se puede estar seguro con una fuente de alimentación de tensión fija.

¿Cuáles son las ventajas de las fuentes de alimentación conmutadas?

Las fuentes de alimentación conmutadas digitales tienen un diseño más pequeño y un peso significativamente menor. Las fuentes de alimentación conmutadas permiten corrientes de salida de hasta 100 A donde las fuentes de alimentación con transformadores convencionales ya no están disponibles por razones de coste y peso. Por lo tanto, en relación con el tamaño y el peso, las fuentes de alimentación conmutadas tienen una mayor eficiencia que una fuente de alimentación con transformador. Esto hace que sean más adecuados para un uso portátil, para un día de campo o para llevar de vacaciones que una fuente de alimentación con transformador.

¿Prefieres una tensión fija o una fuente de alimentación ajustable? ¡ATENCIÓN!

Las fuentes de alimentación con un amplio rango de tensión de salida variable son más adecuadas para su uso como fuente de alimentación de laboratorio. Sin embargo, en principio, una fuente de alimentación de este tipo puede utilizarse para el funcionamiento de una estación de radio, siempre que pueda suministrar la corriente máxima necesaria a 13,8 V. No se recomienda el uso de este tipo de fuentes de alimentación.

Sin embargo, el uso de estas fuentes de alimentación entraña un riesgo. Si, por ejemplo, el regulador se ha ajustado accidentalmente o has probado algo que requería una tensión más alta, no debes olvidar volver a ajustarlo a 13,8 V después. De lo contrario, el costoso transceptor y sus periféricos morirán un día porque la tensión de funcionamiento está ajustada demasiado alta. Y tener que comprobar que el voltaje es correcto cada vez que se enciende la emisora puede ser un engorro.

Por lo tanto, para la alimentación de una estación de radioaficionado, sólo se puede estar seguro con una fuente de alimentación de tensión fija.

Transformador de alimentación

grande y pesado

Fuente de alimentación conmutada

compacta y ligera

¿Cuáles son los posibles problemas de la fuente de alimentación? Y qué hacer con ellos.

En el funcionamiento práctico de una estación de radioaficionado, pueden producirse problemas y fallos de funcionamiento si

  • El diseño de la fuente de alimentación es demasiado débil; El cableado que transporta la corriente está mal diseñado y tiene demasiadas conexiones de enchufe.
  • El equipo está incompletamente protegido por la falta de fusibles.
  • La alta frecuencia entra en la fuente de alimentación a través del cableado de la estación o por irradiación directa.
Interferencias de los reguladores de conmutación (simples)

Por desgracia, la conversión digital de la tensión genera un espectro de interferencias que puede afectar al alcance de la recepción. Las fuentes de alimentación conmutadas de alta calidad se reconocen por el hecho de que se han tomado todas las medidas posibles en los circuitos para minimizar este problema o, en el mejor de los casos, para evitarlo por completo. Un regulador con el que se puede modificar la frecuencia de reloj de la fuente de alimentación conmutada y "desplazar" de la frecuencia de recepción actual las posibles señales parásitas, los llamados birdies, proporciona los "primeros auxilios". Las fuentes de alimentación conmutadas que pueden prescindir de la medida mencionada y están libres de interferencias en todo el espectro radioeléctrico tienen naturalmente "la ventaja" entre los radioaficionados.

Ondulación (ondulación residual) debida a un mal filtrado

Una buena fuente de alimentación con transformador convencional funciona con un puente de rectificación y tiene una cadena de filtros óptimamente dimensionada para mantener el rizado lo más pequeño posible. En las especificaciones sobre el consumo de corriente, hay que distinguir entre la corriente máxima que sólo es admisible durante un corto periodo de tiempo y el consumo de corriente permanentemente admisible. El control de la tensión debe tener un rango de control suficiente para mantener la tensión de salida constante bajo cargas de corriente cambiantes.

Caída de tensión debido a un mal diseño

Si la tensión cae significativamente bajo carga y la pantalla LED y la iluminación de los instrumentos se vuelven más tenues, la fuente de alimentación tiene un problema grave. O bien la fuente de alimentación es fundamentalmente demasiado débil o se producen altas caídas de tensión en las resistencias de contacto. Por esta razón, la línea de baja tensión al transceptor, así como a otros dispositivos externos, debe mantenerse lo más corta posible. Además, incluso para la potencia de salida estándar del transceptor de 100 W, una sección de cable de 4 mm² o 6 mm² es bastante adecuada. Los cables no deben contener más conectores de los absolutamente necesarios. En cada conexión de enchufe se produce una caída de tensión que depende de su calidad.

Protección contra posibles sobretensiones

En la línea de alimentación de los transceptores y de muchos otros accesorios se inserta de forma estándar un portafusibles con un fusible en el cable positivo. Entretanto, se ha convertido en una práctica habitual insertar también un fusible en el cable negativo (véase también las preguntas frecuentes). Se recomienda instalar a posteriori el llamado "monitor de tensión", una protección electrónica contra sobretensiones que desconecta la tensión de alimentación cuando se superan los 13,8 V y protege el equipo de la "muerte por sobretensión". Los monitores de tensión y corriente se desconectan cuando se produce una subtensión definida de, por ejemplo, 9 V, así como cuando se supera la tensión nominal de funcionamiento de 13,8 V, y protegen la estación, además del fusible existente, que reacciona más lentamente. Aunque los transceptores dispongan de un diodo de protección contra la polaridad inversa a la tensión de funcionamiento, una protección externa adicional contra la polaridad inversa no está de más. Algunas tiras distribuidoras ofrecen la función de controlar la sobretensión o la subtensión al mismo tiempo.

Medidas de resistencia a la irradiación

Hoy ya no es tan relevante, pero no queremos dejar de mencionarlo. La resistencia a la radiación. Con el aumento de la potencia de transmisión, la resistencia a la radiación es también un criterio importante de toda fuente de alimentación. Esto incluye una carcasa metálica cerrada excepto para la ventilación, el uso de bobinas de choque y condensadores de filtro en la salida de la fuente de alimentación, así como un filtro de red eficaz en la entrada de 230 V. En una fuente de alimentación de alta calidad, estas medidas ya están implementadas en la unidad en la fábrica. Sin embargo, con una modificación posterior, estos problemas pueden eliminarse externamente con medidas sencillas. Por último, la línea de alimentación de la estación de radioaficionado debe ser lo más corta posible, no sólo por la caída de tensión, sino también para evitar la radiación en la fuente de alimentación.

¿Qué hay que tener en cuenta en la distribución de la tensión en la cabaña?

Como recién llegado, puede arreglárselas sin el equipo de su primera estación, pero a medida que aumenta el número de dispositivos adicionales, es necesario distribuir la tensión para poner orden en la creciente "maraña de cables". WiMo ofrece una amplia gama de soluciones inteligentes para este fin.

No hay que acortarlos a la longitud mínima requerida, sino dejarlos más largos y atarlos con bridas para formar una bobina. La experiencia demuestra que la disposición de las unidades nunca es definitiva. Después de una conversión, los cables de conexión suelen ser demasiado cortos. ¡Es bueno tener una reserva en la longitud del cable!

Consejo
1.
Elegir el enchufe adecuado

La antigua clavija tipo banana no es adecuada para conectar un transceptor. Su contacto es demasiado débil y la desconexión involuntaria sería fácil. Además, la sección de cable requerida no puede conectarse en absoluto a estos enchufes. El diseño en forma de tapón agrupado es, en efecto, la mejor alternativa. Son adecuados para corrientes más altas en uso temporal. Sin embargo, tampoco es una solución permanente. En una estación fija, el transceptor debe conectarse siempre a los terminales de polos desmontables de la fuente de alimentación a través de una conexión que no pueda soltarse espontáneamente por medio de terminales de anillo o de engarce.

Una alternativa recomendable, tanto para uso estacionario como portátil, son las conexiones de enchufe del sistema Anderson PowerPole. Se trata de clavijas, tomas de corriente y conectores estandarizados y resistentes con diferentes tamaños y capacidades de conducción de corriente, etiquetados en otros colores además del rojo y el negro. Las partes conductoras de la electricidad, los llamados "contactos", se engarzan en el extremo del cable con una herramienta especial de engarce y se empuja el manguito aislante de la clavija, que se bloquea en su sitio: listo. Para los que no confían en el engaste, los contactos también están disponibles para soldar. Mientras tanto, las primeras fuentes de alimentación y radios del mercado ya están equipadas con conexiones en el estándar PowerPole de fábrica.

2.
Utilizar tiras distribuidoras

El transceptor debe estar siempre conectado directamente a la fuente de alimentación con su propio cable. Además de los cables de conexión específicos para cada tipo incluidos en el volumen de suministro, WiMo también dispone de cables de conexión para transceptores de uso universal en su gama. Los pequeños consumidores, como los accesorios externos, se alimentan a través de sus propios cables de conexión. Con el creciente número de equipos externos, su conexión a la fuente de alimentación alcanza rápidamente sus límites. La conexión de los accesorios no es un problema con las regletas de distribución colocadas detrás de la estación. También se puede utilizar una segunda fuente de alimentación independiente con una potencia menor para este fin. La longitud de los conductos de alimentación de los accesorios, por los que suelen circular unos pocos 100 mA, no es tan crítica.

Las regletas de distribución están disponibles en versiones sencillas, con diferentes números de conexiones en versión banana, toma de teléfono, terminal de poste o PowerPole. En el caso más sencillo, se inserta un portafusible con un fusible en el cable positivo de la línea de alimentación de dos hilos. Los modelos mejor equipados tienen un fusible de tornillo integrado en la regleta o incluso fusibles separados para cada conexión, un voltímetro para la indicación de la tensión e incluso una electrónica integrada para la limitación de la corriente y la protección contra la inversión de polaridad.

Fuente de alimentación para portátiles en movimiento

Ya sea un día de campo, IOTA (Isla en el aire), SOTA (cumbres en el aire), todas estas actividades requieren una fuente de alimentación autosuficiente. Los paquetes de baterías y acumuladores simples sólo son adecuados para el funcionamiento QRP. Un transceptor de HF "completo" con una potencia de transmisión de 100 W requiere una fuente de alimentación de mayor capacidad.

Las baterías hacen que la energía sea móvil

Los valores típicos de capacidad de las baterías de plomo se sitúan entre 30 y 50 Ah para los coches y hasta 180 Ah para las baterías de camiones. Sin embargo, estos últimos están descartados para la radioafición portátil debido a su tamaño y peso. Las baterías de coche más pequeñas, que hoy en día sólo se ofrecen en versiones cerradas y casi sin mantenimiento, son más adecuadas. Compactas, ligeras y sin mantenimiento son las llamadas baterías de plomo-gel. Si la necesidad de energía no es demasiado alta, pueden ser la mejor alternativa para los portátiles. Una idea especialmente práctica para la radio portátil son las cajas de baterías portátiles llamadas MegaBox y PowerBox. Con ellas, las baterías LiPo o LiFePo4, así como las baterías de plomo-ácido y plomo-gel con capacidades de hasta 40 o 50 Ah horas, respectivamente, se convierten en una fuente de energía portátil con opciones de conexión universal para el funcionamiento de la radio en movimiento.

Consejo para los OM afectados por el "ruido artificial": el funcionamiento de una estación de radioaficionado estacionaria a partir de baterías recargables o pilas, aunque se disponga de la red eléctrica de 230 V, puede al menos eliminar en gran medida las interferencias procedentes directamente de la red.

Consejo

Producir electricidad con paneles solares, también en casa

Por supuesto, incluso en casa, en la estación base, una batería de reserva que puede estar disponible para el suministro de energía de emergencia puede recargarse constantemente con un panel solar. Se trata de una medida sensata durante un corte de luz como máximo. Normalmente, las unidades fijas se recargan mediante un cargador de la red de 230 V. En los portátiles, la recarga de la batería con un panel solar se convierte en algo interesante para seguir siendo autosuficiente en cuanto al suministro de energía. Sólo se necesita un regulador de corriente de carga entre el panel solar y la batería. El POWERmini2 está diseñado para baterías de 12 V y una corriente de carga máxima de 10 A y está equipado con todas las funciones de supervisión necesarias para el proceso de carga.

Además, el módulo PowerGate con funciones ampliadas es adecuado para esta tarea. Combina las fuentes de tensión de la fuente de alimentación, el panel solar, así como la radio y la batería, y regula su carga o el suministro del consumidor.

El suministro de energía de emergencia mediante una batería de reserva puede combinarse elegantemente con un panel solar utilizando el interruptor PowerGate UPS. En funcionamiento normal, la emisora recibe la energía de la red eléctrica o del panel solar. Si no hay carga o sólo una carga baja, la batería de reserva se carga. Si la unidad de red falla, por ejemplo debido a un corte de luz, la batería toma el relevo como fuente de energía de emergencia. El paso del funcionamiento normal al funcionamiento de emergencia es automático e ininterrumpido.

Tanto si busca una fuente de alimentación, una fuente de alimentación (PS), acumuladores o sistemas solares, desde fuentes de alimentación enchufables hasta fuentes de alimentación de alto rendimiento, ya sean analógicas con transformador o como fuente de alimentación digital conmutada, así como acumuladores de distintas clases de rendimiento y capacidades, en WiMo encontrará los conocimientos y el asesoramiento para una amplia gama de productos.

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Preguntas frecuentes

¿Por qué se funden positivo y negativo en algunos cables de baja tensión?

Por razones de seguridad, es necesario proteger con un fusible de 2 polos los cables de conexión de CC en los sistemas de baja tensión de los vehículos de motor y en las embarcaciones que no tienen una referencia fija de tierra. Por ejemplo, todavía hay algunos modelos de coches ingleses antiguos (de época) que, a diferencia de la norma mundial, tienen el polo positivo de la batería conectado a tierra. En estos casos, una corriente de cortocircuito podría fluir completamente desprotegida, principalmente a través del cable negativo. En este caso, los cables positivo y negativo siempre están fusionados. El fusible adicional en el cable negativo evita que la radio se destruya, que el cable se queme y que la batería explote.

¿Cuánta caída de tensión se produce en el cable de conexión?

Los resultados de una calculadora de cables, utilizando como ejemplo tres secciones de cable comunes, dan una idea de la caída de tensión en el cable de conexión de un transceptor de onda corta.

Se tomó como base una potencia de entrada de 300 W de corriente continua a 13,8 V, que corresponde a un consumo de corriente de 21,7 A.

Sección del conductor Tensión de salida Caída de tensión
6,0 mm² 13,67 V 0,13 V = 0,94 %
4,0 mm² 13,61 V 0,19 V = 1,41 %
1,5 mm² 13,28 V 0,52 V = 3,75 %

Muchos accesorios de la estación son pequeños consumidores de sólo 10 o 100 mA. Para ello son suficientes los cables con una sección de 0,75 mm². En el rango de corriente de varios amperios, debe ser de 1,5 mm². Para alimentar el transceptor con 20 a 30 A, se necesitan al menos 4 mm².

¿Por qué zumba mi fuente de alimentación con transformador?

Este problema se produce en las fuentes de alimentación de los transformadores cuando el núcleo del transformador está "mal empaquetado" y hay un espacio de aire entre las distintas láminas del transformador. En este caso, apretar la unión atornillada del núcleo puede poner remedio. También es posible que el fuerte campo magnético del transformador haga vibrar la tapa de la carcasa. Sobre todo si se trata de una carcasa de chapa de acero y las uniones atornilladas se han aflojado. Además, el zumbido con la frecuencia de red de 50 Hz también se produce cuando se superan los límites de carga del transformador. Si se oye un zumbido de red durante la recepción, la cadena de tamizado de la fuente de alimentación ya no funciona correctamente; los condensadores de carga y de tamizado podrían estar mal dimensionados o defectuosos.

¿Puedo mejorar la falta de resistencia a las radiaciones y remediar las interferencias procedentes de la fuente de alimentación?

Sí, se puede hacer algo en bricolaje sin interferir en la unidad: Para ello, el cable de red y el cable de 12 V del lado de salida deben ser estrangulados directamente en la entrada y la salida en la unidad con anillos de ferrita de alta permeabilidad o núcleos plegables de ferrita. Esta medida mejora tanto la resistencia a la radiación como la transmisión de las interferencias de recepción al transceptor.