Electrónica

Circuitos electrónicos

78xx es la denominación de una popular familia de reguladores de tensión positiva. Es un componente común en muchas fuentes de alimentación. Tienen tres terminales (voltaje de entrada, masa y voltaje de salida) y especificaciones similares que sólo difieren en la tensión de salida suministrada o en la intensidad. La intensidad máxima depende del código intercalado tras los dos primeros dígitos.

Código

• 78xx (sin letra): 1 amperio, TO220
• 78Lxx: 0,1 A, TO92
• 78Mxx: 0,5 A
• 78Txx: 3 A
• 78Hxx: 5 A (híbrido)
• 78Pxx: 10 A (híbrido)

Especiales:

• 78S40: Regulador de conmutación

La tensión de salida varía entre 3.3 y 24 voltios dependiendo del modelo y está especificada por los dos últimos dígitos.

Algunas características

Por ejemplo, el 7805 entrega 5V de corriente continua. El encapsulado en el que usualmente se lo utiliza es el TO220, aunque también se lo encuentra en encapsulados pequeños de montaje superficial y en encapsulados grandes y metálicos como el TO3.

La tensión de alimentación debe ser un poco más de 2 voltios superior a la tensión que entrega el regulador y menor a 35V. Usualmente, el modelo estándar (TO220) soporta corrientes de hasta 1 A aunque hay diversos modelos en el mercado con corrientes que van desde los 0,1A. El dispositivo posee como protección un limitador de corriente por cortocircuito, y además, otro limitador por temperatura que puede reducir el nivel de corriente. Estos integrados son fabricados por numerosas compañías, entre las que se encuentran National Semiconductor, Fairchild Semiconductor y ST Microelectronics.

El ejemplar más conocido de esta serie de reguladores es el 7805, al proveer 5V lo hace sumamente útil para alimentar dispositivos TTL.

Familia complementaria

La serie de reguladores de tensión positiva 78xx se complementa con la 79xx, que entrega tensiones negativas, en sistemas donde se necesiten tanto tensiones positivas como negativas, ya que la serie 78xx no puede ser usada para regular tensiones negativas.

Especificaciones

Regulador 78P05 encapsulado en TO-3.

Las características estándar de los principales modelos son las encontradas en la siguiente tabla.

	7833	7805	7806	7808	7809	7810	7812	7815	7818	7824
Vout	3,3V	5V	6V	8V	9V	10V	12V	15V	18V	24V
Vin - Vout		2,2V - 30V					2,5V - 23V	2,6V - 20V
Temperatura de operación	0 - 125 °C	0 - 125 °C		0 - 125 °C	0 - 125 °C			0 - 125 °C
Imax de salida	1A	1A	1A	1A	1A	1A	1A	1A	1A	1A

La serie 78TXX soporta una corriente de hasta 3A¹ y la serie 78MXX soporta solo hasta 0.5A.

Los aisladores de red forman un punto de separación galvánica con una elevada resistencia a las tensiones eléctricas dentro de una línea de transmisión de datosEthernet compuesta por cables de cobre. Aquí se transmiten, con las menores pérdidas posibles y según el principio de inducción electromagnética, tensiones alternas de alta frecuencia dentro de la banda de frecuencia empleada en la transmisión de datos. A causa de este principio de transmisión, los aisladores de red no precisan de un suministro de corriente propio. En la actualidad, el aislador de red permite alcanzar una velocidad de transmisión de hasta 1.000 Mbit/s.

Campos de aplicación

Técnica médica

En el campo de la medicina, los aisladores de red se emplean para proteger a los pacientes de las corrientes de fuga. De acuerdo con la norma IEC 60601-1 (3ª edición) para aparatos y equipos electromédicos, la conexión de red entre un artículo médico activo y una red Ethernet o un aparato no médico, como por ejemplo un ordenador de oficina o un portátil, se clasifica de fuente de peligro potencial. Dicha conexión podría originar una corriente de fuga que pusiera en peligro a los pacientes como consecuencia de las diferencias de tensión entre los potenciales de tierra de los elementos de red conectados. Estas diferencias de tensión también podrían ser causa de un fallo en la instalación, por ejemplo, por una conexión incorrecta o un contacto metálico entre las líneas con aislamiento o de transmisión de datos de un cable dañado y los elementos conductores de tensión dentro de la guía para cables.

Los aisladores de red pueden utilizarse ya sea como accesorios o como parte integrante de un aparato o sistema electromédico. Si bien es cierto que los propios aisladores de red dentro de un sistema electromédico también están sujetos a los requisitos de 60601-1 y 60601-1-2, no se consideran artículos médicos en el sentido de la Ley de productos médicos 93/42/CEE, dado que por sí solos no cumplen ninguna función terapéutica o de diagnosis. Al ser considerados aparatos individuales no están por tanto obligados a someterse a controles técnicos y de seguridad (STK, por sus siglas en alemán), a no ser que el fabricante del aislador de red o del sistema electromédico integrado por un aislador de red y un artículo médico activo así lo exija en la documentación adjunta.

Los aisladores de red deberán colocarse lo más cerca posible al aparato médico en cuestión. En el campo de la medicina se utilizan a menudo en combinación contransformadores de aislamiento, que también se emplean para protección de los pacientes, no obstante protegen frente a fugas mayores originadas en la red de alimentación de corriente en caso de un fallo en el aislamiento.

Otros campos de aplicación

Los aisladores de red se emplean además en muchas otras instalaciones técnicas, con el fin de obtener un aislamiento de potencial entre los aparatos conectados a la red, por ejemplo:

• En las instalaciones de medición y de vigilancia en los campos de pruebas eléctricas, conectadas a una central a través de interfaces Ethernet.
• En los sistemas con servidores redundantes, conectados a una distancia de hasta 100 m por medio de cableado de cobre.
• En conexiones de red con cables de cobre, dentro del sector privado o profesional, que peligran a causa de las inevitables diferencias de potencial existentes entre los edificios o algunas partes de ellos, y para las que, sin embargo, la conexión por medio de un conductor de fibra óptica supondría una solución muy costosa.
• En general como filtro de ferrita para conexiones Ethernet.

Requisitos técnicos

En la norma internacional IEC 60601-1 (3ª edición) en relación a los aparatos y equipos electromédicos se establece que la instalación de aislamiento técnico deberá cumplir con unos requisitos muy estrictos en cuanto a los aisladores de red. En estos casos, las exigencias son mayores que las recogidas en la norma IEC 60950 (equipos de tecnología de la información), que se aplica en un sector no médico, ya que se parte de la base de que un paciente podría encontrarse inconsciente, anestesiado o incapacitado para moverse, lo que haría necesario adoptar mayores medidas de seguridad.

En relación a los aparatos y equipos médicos, la norma IEC 60601-1 (3ª edición) exige dos medidas de protección independientes para la seguridad de los pacientes (MOPP, por sus siglas en inglés = Means Of Patient Protection). No obstante, un aislador de red puede, dependiendo de su instalación de aislamiento, ofrecer una o dos medidas de protección para la seguridad del paciente (MOPP). En caso de tratarse de una única MOPP, se deberá adoptar una segunda medida de protección para el aparato en cuestión, por ejemplo a través de un conductor de regulación de potencial instalado de manera fija.

Los fabricantes confirman el cumplimiento de los requisitos recogidos en las normas y directrices que tienen aplicación en este sector, especialmente de la IEC 60601-1, a través de declaraciones CE propias o certificados de pruebas procedentes de campos de prueba independientes. No obstante, y por lo general, en los certificados no se especifica si un aislador de red dispone de una o dos MOPPs, lo que dependerá de la combinación de los trayectos de aire y de fluencia, de la instalación del aislamiento y de la resistencia a las tensiones eléctricas. Únicamente teniendo en cuenta la resistencia a las tensiones eléctricas –se exigen 1,5 KV (AC) para una MOPP y 4 KV (AC) para dos MOPPs– no se puede determinar la cantidad de MOPPs llevadas a cabo.

Las conexiones por cable sin protección, que esporádicamente se mencionan como alternativa al empleo de los aisladores de red, no muestran la eficacia suficiente a nivel de protección de acuerdo con la norma IEC 60601-1, dado que las propias líneas de transmisión de datos también pueden conducir tensiones peligrosas.

Los elementos de separación galvánica empleados en tarjetas de red y en otros componentes activos de la red –construidos conforme a la norma IEC 60950– no cumplen con los requisitos exigidos a una instalación de separación galvánica en el sentido de la norma IEC 60601-1, ya que, por un lado, la protección está conectada de principio a fin y, por otro lado, la instalación del aislamiento no cumple, por lo general, con los estrictos requisitos de la IEC 60601-1, por lo que no pueden sustituir a los aisladores de red en el campo de la medicina.

La calidad de transmisión de un aislador de red se puede determinar con ayuda de los parámetros habituales empleados en la técnica de red para los segmentos de cableado (por ejemplo, la pérdida de inserción, la pérdida de retorno o la paradiafonía). La función de un aislador de red es la de impedir cada una de las conexiones galvánicas directas que tenga lugar entre los aparatos conectados. Por este motivo, además de las líneas de transmisión de datos también se deberá separar galvánicamente la protección del cable.

Modelos

Los aisladores de red se encuentran disponibles en diferentes modelos, como aparato externo provisto de carcasa propia, como variantes de instalación para fabricantes de aparatos, así como integrados en una caja con salida de pared para la red.

El aislamiento galvánico consiste en la separación de partes funcionales de un circuito eléctrico para prevenir el traspaso de portadores de carga. Este tipo de aislamiento se usa cuando se desea que se transmitan señales entre las distintas partes funcionales, pero las masas tienen que mantenerse separadas. Este aislamiento entre las masas o tierra se hace por motivos de seguridad.

• Optoacopladores para desacoplar un bloque funcional primario de uno secundario conectado a la red eléctrica o a alto voltaje.
• Transformadores para incrementar la seguridad de un dispositivo al no haber contacto directo con la tensión de la red eléctrica.
• Relés para incrementar la seguridad al aislar la tensión de control que acciona el relé de la tensión conmutada.

¿Qué es el aislamiento galvánico?

El aislamiento galvánico entre dos circuitos eléctricos o electrónicos inmediatamente vecinos significa que la corriente no puede fluir directamente entre los dos circuitos. El aislamiento galvánico no impide la transferencia de energía o información, pero no se presenta ningún contacto eléctrico, en otras palabras, no existe conexión alguna.

Un transformador permite el aislamiento galvánico de dos circuitos: transforma una corriente alterna en una variación de flujo magnético, que se reconvierte en corriente eléctrica por el proceso inverso. Es este contacto magnético el que permite al primario actuar sobre el secundario y viceversa.

¿Cuáles son las ventajas del aislamiento galvánico?

El aislamiento galvánico permite proteger a las personas y a los bienes aislándonos de los riesgos y permitiendo el uso de un disyuntor de 30 mA.