Suavizado con Condensador (Filtrado) en Fuentes de Alimentación: Reducción de Ondulación

¿Qué es el Suavizado con Condensador?

Un condensador de reserva colocado a través de la salida de un rectificador se carga en los picos de voltaje y se descarga en la carga durante los valles, reduciendo el voltaje de ondulación en el rail de CC.

Cómo Funciona

1. El rectificador entrega CC pulsante (media onda o onda completa).
2. El condensador se carga rápidamente cerca del pico a través de la ruta de diodo de baja impedancia.
3. Entre picos, el condensador suministra corriente a la carga, el voltaje decae exponencialmente: V(t) = V_peak - (I_load / C) × t.
4. El siguiente pico recarga el condensador; el ciclo se repite.

Parámetros de Diseño

• Capacitancia C: Mayor C → menor ondulación (ΔV ≈ I_load / (f_ripple × C)).
• Frecuencia de ondulación f_ripple: 2× frecuencia de línea para onda completa (100/120 Hz).
• Corriente de carga I_load: Mayor corriente → mayor C necesario.
• ESR/ESL: Electrolíticos de ESR bajo o MLCC en paralelo reducen ruido de alta frecuencia.

Beneficios

• CC más limpio para circuitos analógicos, digitales y RF.
• Reduce zumbido audible en amplificadores de audio.
• Mejora el margen y eficiencia del regulador.

Limitaciones y Precauciones

• Corriente de arranque: C grande consume corriente pico enorme al encender → se necesita termistor NTC, arranque suave o limitación de corriente.
• Tamaño físico/costo: Electrolíticos de alta capacitancia son voluminosos.
• Límite de frecuencia de ondulación: Menos efectivo a frecuencias muy altas (ruido de conmutación) — añada bypass cerámico.

Valores Típicos

• Fuente lineal después del puente: 1,000–10,000 µF por amperio de carga.
• Salida de fuente conmutada: 100–1,000 µF electrolítico + 1–10 µF cerámico.