Un adaptador de CA o adaptador de CA/CC (también llamado cargador de pared , adaptador de corriente , bloque de alimentación o cargador de pared ) [1] es un tipo de fuente de alimentación externa , a menudo encerrada en un estuche similar a un enchufe de CA. [2] 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 VCA o 230 VCA, 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 a un voltaje más bajo y más seguro en el tomacorriente de la pared antes de ingresar al aparato que maneja el usuario.
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 pequeño 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 (p. ej., 220–240 VCA) y debe usar un transformador apropiado para la frecuencia (generalmente 50 o 60 Hz), pero una fuente de alimentación de modo conmutado puede funcionar de manera eficiente en una gama muy amplia de voltajes y frecuencias; una sola unidad de 100 a 240 VCA puede manejar 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.
Los adaptadores de CA externos se utilizan ampliamente para alimentar dispositivos electrónicos pequeños o portátiles. Las ventajas incluyen:
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. [3]
El problema de la ineficiencia de algunos suministros de energía se ha vuelto bien conocido: el presidente estadounidense George W. Bush se refirió en 2001 a dispositivos como "vampiros de la energía". [4] 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 Un Watt .
Pero otros [ ¿quién? ] han argumentado que estos dispositivos ineficientes son de baja potencia, por ejemplo, los dispositivos que se utilizan para pequeños cargadores de baterías , 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. [ cita necesaria ]
Teniendo en cuenta la eficiencia total de las fuentes de alimentación para equipos electrónicos pequeños, en un informe de 2002 se descubrió que la fuente de alimentación más antigua basada en transformador lineal de frecuencia de red tenía eficiencias del 20 al 75% y una pérdida de energía considerable incluso cuando estaba encendida pero no suministraba energía. fuerza. Las fuentes de alimentación de modo conmutado (SMPS) son mucho más eficientes; un buen diseño puede tener una eficiencia del 80 al 90% y también es mucho más pequeño y liviano. En 2002, la mayoría de los adaptadores de corriente externos enchufables comúnmente utilizados para dispositivos electrónicos de consumo de bajo consumo tenían un diseño lineal, así como suministros integrados en algunos equipos. [ cita necesaria ]
Los suministros externos generalmente se dejan enchufados incluso cuando no están en uso y consumen desde unos pocos vatios hasta 35 vatios de energía en ese estado. El informe concluyó que en Estados Unidos se podrían ahorrar alrededor de 32 mil millones de kilovatios-hora (kWh) por año, aproximadamente el 1% del consumo total de energía eléctrica, reemplazando todas las fuentes de alimentación lineales (eficiencia promedio entre 40 y 50%) con diseños de conmutación avanzados. (eficiencia del 80 al 90 %), reemplazando los suministros de conmutación más antiguos (eficiencias de menos del 70 %) por diseños avanzados (eficiencia de al menos el 80 %) y reduciendo el consumo de suministros en espera a no más de 1 vatio. [5]
Desde que se publicó el informe, los SMPS han sustituido en gran medida a los suministros lineales, incluso en las verrugas de las paredes. El informe de 2002 estimó que el 6% de la energía eléctrica utilizada en los EE.UU. "fluye a través" de fuentes de alimentación (sin contar sólo las verrugas de las paredes). El sitio web donde se publicó el informe decía en 2010 que, a pesar de la difusión de los SMPS, "los suministros de energía actuales consumen al menos el 2% de toda la producción de electricidad de Estados Unidos. Diseños de suministro de energía más eficientes podrían reducir ese uso a la mitad". [6]
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.
Los adaptadores de corriente externos pueden fallar o 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.
Algunas fuentes de alimentación de repuesto "universales" permiten cambiar el voltaje y la polaridad de salida para que coincidan con una variedad de equipos. [7] Con la llegada de los suministros de modo conmutado, los adaptadores que pueden funcionar con cualquier voltaje de 110 VCA a 240 VCA 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 ) . [8]
Los conectores X de cuatro vías o conectores en estrella de seis vías , también conocidos como conectores de araña , con múltiples tamaños y tipos de enchufes, son comunes en las 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. 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 "reguladas ", ya que su voltaje puede cambiar considerablemente con la carga. Si están ligeramente cargados, pueden producir mucho más que el voltaje nominal de la "placa de identificación", 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, más ligeras y más 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.
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 admitir el funcionamiento 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.
Se ha propuesto un sistema "Green Plug", basado en tecnología USB , mediante el cual el dispositivo consumidor indicaría a la fuente de alimentación externa qué tipo de energía necesita. [9]
Un eliminador de batería es un adaptador destinado a permitir que un dispositivo diseñado para funcionar con batería, como una radio, pueda funcionar desde una toma de CA. [10]
Los primeros eliminadores de baterías comerciales fueron producidos por la compañía Edward S. Rogers, Sr. en 1925 como complemento a su línea de receptores de radio "sin batería" . [11]
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. [12]
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. [13]
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.
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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 al USB sólo 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 ..." . [14] 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 energía automotriz de 12 VCC en energía USB de 5 VCC (vea la 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.
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 de la propuesta GSMA/OMTP y al estándar europeo. Fuente de alimentación externa común . La recomendación de la UIT se amplió y actualizó en junio de 2011. [15] La esperanza es reducir notablemente la profusión de adaptadores de corriente no intercambiables.
La Unión Europea definió una fuente de alimentación externa común para los "teléfonos móviles portátiles con capacidad de datos" ( smartphones ) vendidos a partir de 2010, destinada a sustituir 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 , fundador de Google , propuso un estándar de 12 V y hasta 15 A para casi todos los equipos que requieren un convertidor externo, y los nuevos edificios estaban equipados con cableado de 12 VCC , lo que hacía innecesarios los circuitos adaptadores externos de CA a CC. [16] [17]
IEC ha creado un estándar para fuentes de alimentación intercambiables para portátiles, IEC 62700 (nombre completo "Especificación técnica IEC 62700: Fuente de alimentación de CC para ordenadores portátiles"), que se publicó el 6 de febrero de 2014.
