Adaptador de CA

Un adaptador de CA o un adaptador de CA/CC (también llamado cargador de pared, adaptador de corriente, < b>ladrillo de alimentación, o verruga de pared) es un tipo de fuente de alimentación externa, a menudo encerrada en una caja similar a un enchufe de CA. Los adaptadores de CA suministran energía eléctrica a dispositivos que carecen de componentes internos para extraer voltaje y energía de la red eléctrica. El circuito interno de una fuente de alimentación externa suele ser muy similar al diseño que se utilizaría para una fuente integrada o interna.

Cuando se utilizan con equipos que funcionan con baterías, los adaptadores normalmente cargan la batería además de alimentar el equipo.

Además de obviar la necesidad de fuentes de alimentación internas, los adaptadores ofrecen flexibilidad: un dispositivo puede obtener energía de la red eléctrica de 120 VAC o 230 VAC, de la batería de un vehículo o de la batería de un avión, simplemente usando diferentes adaptadores. La seguridad puede ser otra ventaja, ya que la peligrosa corriente eléctrica de 120 o 240 voltios se transforma en un voltaje más bajo y más seguro en el tomacorriente de la pared antes de ingresar al aparato que manipula el usuario.

Modos de funcionamiento

Originalmente, la mayoría de los adaptadores CA/CC eran fuentes de alimentación lineales que contenían un transformador para convertir el voltaje de la red eléctrica a un voltaje más bajo, un rectificador para convertirlo a CC pulsante y un filtro para suavizar la forma de onda pulsante a CC, con variaciones de ondulación residuales lo suficientemente pequeñas como para no afectar el dispositivo alimentado. El tamaño y el peso del dispositivo estaban determinados en gran medida por el transformador, que a su vez estaba determinado por la potencia de salida y la frecuencia de la red. Las potencias superiores a unos pocos vatios hicieron que los dispositivos fueran demasiado grandes y pesados para ser sostenidos físicamente por un tomacorriente de pared. El voltaje de salida de estos adaptadores variaba con la carga; para equipos que requieren un voltaje más estable, se agregó un circuito regulador de voltaje lineal. Las pérdidas en el transformador y en el regulador lineal fueron considerables; la eficiencia era relativamente baja y una cantidad significativa de energía se disipaba en forma de calor incluso cuando no se manejaba una carga.

A principios del siglo XXI, las fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS) se volvieron casi omnipresentes para este propósito debido a su tamaño compacto y peso ligero en relación con su capacidad de producción de energía. El voltaje de la red se rectifica a un voltaje directo alto que impulsa un circuito de conmutación, que contiene un transformador que opera a alta frecuencia y genera corriente continua al voltaje deseado. La ondulación de alta frecuencia se filtra más fácilmente que la frecuencia de red. La alta frecuencia permite que el transformador sea pequeño, lo que reduce sus pérdidas; y el regulador de conmutación puede ser mucho más eficiente que un regulador lineal. El resultado es un dispositivo mucho más eficiente, más pequeño y ligero. La seguridad está garantizada, como en el antiguo circuito lineal, porque un transformador todavía proporciona aislamiento galvánico.

Un circuito lineal debe diseñarse para un rango estrecho y específico de voltajes de entrada (por ejemplo, 220–240 VAC) y debe usar un transformador apropiado para la frecuencia (generalmente 50 o 60 Hz), pero una fuente de alimentación conmutada puede trabajar de manera eficiente en una amplia gama de voltajes y frecuencias; una sola unidad de 100 a 240 VAC manejará casi cualquier suministro de red del mundo.

Muchos adaptadores de CA de modo conmutado económicos no implementan un filtrado y/o blindaje adecuado para las interferencias electromagnéticas que generan. La naturaleza de estos diseños de conmutación de alta velocidad y alta energía es tal que cuando no se implementan estas medidas preventivas, se pueden generar y radiar armónicos de energía relativamente alta hasta la porción de radio del espectro. La cantidad de energía de RF normalmente disminuye con la frecuencia; así, por ejemplo, la interferencia en la banda de transmisión de onda media (US AM) en la región de un megahercio puede ser fuerte, mientras que la interferencia con la banda de transmisión de FM alrededor de 100 megahercios puede ser considerablemente menor. La distancia es un factor; cuanto más cerca esté la interferencia de un receptor de radio, más intensa será. Incluso la recepción WiFi en el rango de gigahercios puede verse degradada si las antenas receptoras están muy cerca de un adaptador de CA radiante. Se puede determinar si la interferencia proviene de un adaptador de CA específico simplemente desenchufando el adaptador sospechoso mientras se observa la cantidad de interferencia recibida en la banda de radio problemática. En un entorno doméstico o empresarial moderno, es posible que se utilicen varios adaptadores de CA; en tal caso, desconéctelos todos y luego vuelva a enchufarlos uno por uno hasta encontrar al culpable o culpables.

Ventajas

Los adaptadores de CA externos se utilizan ampliamente para alimentar dispositivos electrónicos pequeños o portátiles. Las ventajas incluyen:

• Seguridad – Adaptadores de potencia externa pueden liberar a los diseñadores de productos de preocuparse por algunos problemas de seguridad. Gran parte de este estilo de equipo utiliza sólo voltajes lo suficientemente bajos para no ser un peligro de seguridad interna, aunque la fuente de alimentación debe por necesidad utilizar el voltaje de las principales peligrosas. Si se utiliza una fuente de alimentación externa (generalmente a través de un conector de alimentación, a menudo de tipo coaxial), el equipo no necesita ser diseñado con preocupación por voltajes peligrosos dentro del recinto. Esto es particularmente relevante para el equipo con casos ligeros que pueden romper y exponer piezas eléctricas internas.
• Reducción de calor – El calor reduce la fiabilidad y la longevidad de los componentes electrónicos, y puede hacer que los circuitos sensibles se conviertan en inexactos o mal funcionamiento. Una fuente de alimentación separada elimina una fuente de calor del aparato.
• Reducción del ruido eléctrico – Debido a que el ruido eléctrico radiado cae con la plaza de la distancia, es a la ventaja del fabricante convertir potencia de línea AC potencialmente ruidosa o potencia automotriz para "limpiar", filtrado DC en un adaptador externo, a una distancia segura de los circuitos sensibles al ruido.
• Reducción de peso y tamaño – La eliminación de componentes de potencia y la conexión de red de equipos alimentados por baterías recargables reduce el peso y el tamaño que deben llevarse.
• Facilidad de reemplazo – Los suministros de energía son más propensos al fracaso que otros circuitos debido a su exposición a picos de energía y su generación interna de calor de desperdicios. Los suministros de alimentación externa pueden ser reemplazados rápidamente por un usuario sin necesidad de reparar el dispositivo alimentado.

• Versatilidad de configuración – Los productos electrónicos de potencia externa se pueden utilizar con diferentes fuentes de alimentación según sea necesario (por ejemplo 120 VAC, 240 VAC, 12 VDC o paquete de batería externo), para un uso conveniente en el campo, o cuando viaja.
• Inventario, distribución y certificación de productos simplificados – Un producto electrónico que se vende y utiliza internacionalmente debe ser alimentado de una amplia gama de fuentes de energía, y debe cumplir con las regulaciones de seguridad de productos en muchas jurisdicciones, que generalmente requieren una certificación costosa por las agencias nacionales o regionales de seguridad, tales como Underwriters Laboratories o Technischer Überwachungsverein. Una versión única de un dispositivo se puede utilizar en muchos mercados, con los diferentes requisitos de potencia satisfechos por diferentes fuentes de alimentación externas, de modo que sólo una versión del dispositivo debe ser fabricado, almacenado y probado. Si el diseño del dispositivo se modifica a lo largo del tiempo (una ocurrencia frecuente), el diseño de la fuente de alimentación en sí no necesita ser probado (y viceversa).
• El voltaje constante es producido por un tipo específico de adaptador utilizado para computadoras y portátiles. Estos tipos de adaptadores se conocen comúnmente como eliminadores.

Problemas

Una encuesta de consumidores mostró una insatisfacción generalizada con el costo, la incomodidad y el despilfarro de la profusión de adaptadores de corriente utilizados por los dispositivos electrónicos.

Eficiencia

El problema de la ineficiencia de algunos suministros de energía se ha vuelto bien conocido; en 2001, el presidente estadounidense George W. Bush se refirió a dispositivos como "vampiros de la energía". Se están promulgando leyes en la UE y en varios estados de EE. UU. para reducir el nivel de energía desperdiciada por algunos de estos dispositivos. Tales iniciativas incluyen energía de reserva y la Iniciativa One Watt.

Pero otros han argumentado que estos dispositivos ineficientes son de baja potencia, por ejemplo, dispositivos que se utilizan para pequeños cargadores de batería, por lo que incluso si tienen una baja eficiencia, la cantidad de energía que desperdician es menos del 1% del consumo doméstico de energía eléctrica.

Teniendo en cuenta la eficiencia total de los suministros de energía para pequeños equipos electrónicos, en un informe de 2002 se encontró en un informe de 2002 la fuente de energía lineal de mayor frecuencia y frecuencia con eficiencias del 20 al 75%, y con considerable pérdida de energía incluso cuando se alimentaba pero no suministraba energía. Las fuentes de alimentación de movimiento conmutado (SMPSs) son mucho más eficientes; un buen diseño puede ser 80–90% eficiente, y también es mucho más pequeño y más ligero. En 2002 la mayoría de los adaptadores externos de energía "wall wart" utilizados comúnmente para dispositivos electrónicos de consumo de baja potencia eran de diseño lineal, así como suministros incorporados en algunos equipos.

Los suministros externos suelen dejarse enchufados incluso cuando no están en uso, y consumir de unas pocas vatios a 35 vatios de poder en ese estado. El informe concluyó que alrededor de 32 mil millones de kilovatios-horas (kWh) por año, alrededor del 1% del consumo total de energía eléctrica, podrían salvarse en los Estados Unidos reemplazando todas las fuentes de energía lineales (eficiencia promedio 40–50%) con diseños avanzados de conmutación (eficiencia 80–90%), reemplazando suministros de cambio mayores (eficiencias de menos del 70%) con diseños avanzados (reducción de peso de al menos del 80%)

Since the report was published, SMPSs have indeed replaced linear supplies to a great extent, even in wall warts. El informe de 2002 calculó que el 6% de la energía eléctrica utilizada en los EE.UU. "atravesa" los suministros de energía (sin contar solamente las verrugas de la pared). El sitio web donde se publicó el informe dijo en 2010 que a pesar de la propagación de SMPSs, "los suministros de energía de hoy consumen al menos el 2% de toda la producción de electricidad estadounidense. Diseños de suministro de energía más eficientes podrían cortar ese uso en la mitad".

Dado que la energía eléctrica desperdiciada se libera en forma de calor, una fuente de alimentación ineficiente está caliente al tacto, al igual que una que desperdicia energía sin una carga eléctrica. Este calor residual es en sí mismo un problema en climas cálidos, ya que puede requerir aire acondicionado adicional para evitar el sobrecalentamiento e incluso para eliminar el calor no deseado de grandes suministros.

Adaptadores de corriente universales

Los adaptadores de corriente externos pueden fallar y separarse del producto que deben alimentar. En consecuencia, existe un mercado para adaptadores de repuesto. El reemplazo debe coincidir con los voltajes de entrada y salida, igualar o exceder la capacidad actual y estar equipado con un conector correspondiente. Muchos productos eléctricos están mal etiquetados con información sobre la fuente de alimentación que requieren, por lo que es prudente registrar las especificaciones de la fuente de alimentación original con antelación, para facilitar el reemplazo si el original se pierde posteriormente. Un etiquetado cuidadoso de los adaptadores de corriente también puede reducir la probabilidad de una confusión que podría causar daños al equipo.

Algunos dispositivos "universales" Las fuentes de alimentación de repuesto permiten cambiar el voltaje de salida y la polaridad para que coincidan con una variedad de equipos. Con la llegada de los suministros de modo conmutado, los adaptadores que pueden funcionar con cualquier voltaje de 110 VAC a 240 VAC estuvieron ampliamente disponibles; Anteriormente se utilizaban versiones de 100 a 120 VCA o de 200 a 240 VCA. Hay disponibles adaptadores que también se pueden utilizar con energía para vehículos de motor y aviones (ver EmPower).

conectores X de cuatro vías o los conectores en estrella de seis vías, también conocidos como conectores de araña, con múltiples tamaños y tipos de enchufes. en fuentes de alimentación genéricas. Otras fuentes de alimentación de repuesto tienen disposiciones para cambiar el conector de alimentación, con cuatro a nueve alternativas diferentes disponibles cuando se compran en un juego. RadioShack vende adaptadores de CA universales de varias capacidades, con la marca "Enercell Adaptaplug" y equipados con enchufes hembra de dos clavijas compatibles con su línea de conectores Adaptaplug. Esto permite montar muchas configuraciones diferentes de adaptadores de CA, sin necesidad de soldar. Philmore y otras marcas de la competencia ofrecen adaptadores de CA similares con conectores intercambiables.

Es posible que la etiqueta de una fuente de alimentación no sea una guía confiable del voltaje real que suministra en diferentes condiciones. Muchas fuentes de alimentación de bajo coste no están "no reguladas", ya que su voltaje puede cambiar considerablemente con la carga. Si están ligeramente cargados, pueden producir mucho más que la "placa de identificación" voltaje, lo que podría dañar la carga. Si están muy cargados, el voltaje de salida puede caer apreciablemente, en algunos casos muy por debajo del voltaje nominal de la etiqueta, incluso dentro de la corriente nominal nominal, provocando que el equipo que se suministra funcione mal o se dañe. Los suministros con reguladores lineales (a diferencia de los conmutados) son pesados, voluminosos y costosos.

Las fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS) modernas son más pequeñas, ligeras y eficientes. Producen un voltaje mucho más constante que los suministros no regulados, ya que el voltaje de entrada y la corriente de carga varían. Cuando se introdujeron, sus precios eran altos, pero a principios del siglo XXI los precios de los componentes de modo conmutado habían caído a un nivel que permitía que incluso los suministros más baratos utilizaran esta tecnología, ahorrando el costo de un transformador de frecuencia de red más grande y pesado.

Adaptadores de detección automática

Algunos adaptadores universales configuran automáticamente su voltaje de salida y corriente máxima según cuál de una variedad de puntas intercambiables esté instalada; Hay consejos disponibles para instalar y suministrar la energía adecuada a muchas computadoras portátiles y dispositivos móviles. Diferentes puntas pueden usar el mismo conector, pero automáticamente suministran energía diferente; Es esencial utilizar la punta adecuada para el aparato que se está alimentando, pero el usuario no necesita configurar correctamente ningún interruptor. La llegada de las fuentes de alimentación conmutadas ha permitido que los adaptadores funcionen con cualquier fuente de alimentación de CA de 100 a 240 V con un enchufe adecuado; También se puede operar con suministros estándar de 12 V CC para vehículos y aviones. Con el adaptador, los accesorios y las puntas adecuados, se puede alimentar una variedad de equipos desde casi cualquier fuente de energía.

Un "enchufe verde" Se ha propuesto un sistema basado en tecnología USB, mediante el cual el dispositivo consumidor indicaría a la fuente de alimentación externa qué tipo de energía necesita.

Eliminador de batería

Un eliminador de batería es un adaptador diseñado para permitir que un dispositivo diseñado para funcionar con batería, como una radio, pueda operarse desde una toma de CA.

Los primeros eliminadores de batería comerciales fueron producidos por la compañía Edward S. Rogers, Sr. en 1925 como complemento a su línea de eliminadores de batería "sin batería". receptores de radio.

Otro de los primeros productores de eliminadores de baterías fue Galvin Manufacturing Corporation (más tarde conocida como Motorola), que fue inaugurada el 25 de septiembre de 1928 por Paul Galvin y su hermano Joseph E. Galvin.

Cargador de portátil

En las primeras computadoras portátiles, las unidades de fuente de alimentación eran internas como en las computadoras de escritorio. Para facilitar la portabilidad ahorrando espacio físico y reduciendo el peso, se externalizaron las fuentes de alimentación.

Cuando se utiliza una computadora portátil mientras se recarga, el circuito integrado que controla la carga utiliza la capacidad de corriente eléctrica restante de una unidad de fuente de alimentación. Esto permite suministrar energía a los componentes del dispositivo durante el uso mientras se mantiene una velocidad de carga constante sin concesiones.

Uso de USB

El conector USB (y el voltaje) se ha convertido en un estándar de facto en los adaptadores de CA de bajo consumo para muchos dispositivos portátiles. Además del intercambio de datos digitales en serie, el estándar USB también proporciona alimentación de 5 VCC, hasta 500 mA (900 mA a través de USB 3.0). Numerosos dispositivos accesorios ("decoraciones USB") fueron diseñados para conectarse a USB solo para alimentación de CC y no para intercambio de datos. El Foro de Implementadores de USB en marzo de 2007 publicó la Especificación de carga de batería USB que define "... límites, así como mecanismos de detección, control y generación de informes para permitir que los dispositivos consuman corriente en exceso de la especificación USB 2.0 para la carga"...". Se han diseñado ventiladores eléctricos, lámparas, alarmas, calentadores de café, cargadores de baterías e incluso juguetes para obtener energía de un conector USB. Los adaptadores enchufables equipados con receptáculos USB están ampliamente disponibles para convertir energía de 120 VCA o 240 VCA o 12 VCC alimentación automotriz a 5 VCC alimentación USB (ver foto a la derecha).

La tendencia hacia dispositivos electrónicos más compactos ha impulsado un cambio hacia los conectores micro-USB y mini-USB, que son eléctricamente compatibles en función del conector USB original pero físicamente más pequeños.

En 2012, se propuso una especificación de suministro de energía USB para estandarizar el suministro de hasta 100 vatios, adecuado para dispositivos como computadoras portátiles que generalmente dependen de adaptadores propietarios.

Estándares

La UIT publicó la Recomendación UIT-T L.1000, "Solución de cargador y adaptador de corriente universal para terminales móviles y otros dispositivos TIC portátiles", que especifica un cargador similar en muchos aspectos al del Propuesta GSMA/OMTP y al suministro eléctrico externo común europeo. La recomendación de la UIT se amplió y actualizó en junio de 2011. La esperanza es reducir notablemente la proliferación de adaptadores de corriente no intercambiables.

La Unión Europea definió una fuente de alimentación externa común para "teléfonos móviles portátiles con capacidad de datos" (teléfonos inteligentes) vendidos a partir de 2010, destinados a reemplazar las numerosas fuentes de alimentación patentadas incompatibles y eliminar el desperdicio reduciendo el número total de suministros fabricados. Los suministros conformes entregan 5 VCC a través de un conector micro-USB, con un voltaje de entrada preferido que oscila entre 90 y 264 VCA.

En 2006, Larry Page, uno de los fundadores de Google, propuso un estándar de 12 V y hasta 15 A para casi todos equipos que requieren un convertidor externo, con edificios nuevos equipados con cableado de 12 VCC, lo que hace innecesarios los circuitos adaptadores externos de CA a CC.

IEC ha creado un estándar para las fuentes de alimentación portátil intercambiables, IEC 62700 (nombre completo "EIC Especificación Técnica 62700: DC Fuente de alimentación para ordenador portátil"), publicada el 6 de febrero de 2014.