Un regulador de voltaje toma una tensión de entrada que puede variar y entrega una salida fija, por ejemplo 5 V para un Arduino o 3,3 V para un ESP32. Los hay lineales (L7805, L7812, LM317), baratos y sin ruido de conmutación, que disipan como calor el exceso de tensión. Los step-down como el LM2596 son más eficientes y piden más cuidado al instalarlos. Elige según tu fuente, tu carga y el calor que puedas disipar.
Qué es un regulador de voltaje y para qué sirve
Un regulador de voltaje es un componente que mantiene constante la tensión que recibe una carga, aunque la fuente suba o baje y aunque la carga consuma más o menos corriente. Se usa para alimentar microcontroladores, sensores y módulos que necesitan una tensión precisa a partir de una fuente o batería de otra tensión. Esta guía trata de reguladores de corriente continua para electrónica. Un regulador o estabilizador de la red de 220 V para proteger electrodomésticos es otro equipo.
Cómo funciona un regulador lineal
Un regulador lineal se comporta como una resistencia variable en serie con la carga. Toda la tensión que sobra entre la entrada y la salida se convierte en calor. El L7805 de nuestro catálogo entrega 5 V y 1 A según su ficha, y el L7812CV entrega 12 V y 1,5 A, ambos en encapsulado TO-220 y de salida fija. El LM317 es ajustable de 1,2 V a 37 V con hasta 1,5 A. Para regular, la entrada tiene que superar la salida por un mínimo llamado caída de tensión (dropout). En el L7805 son cerca de 2 V según la hoja de datos de ST del L78, o sea al menos 7 V de entrada para obtener 5 V. En el LM317, Texas Instruments especifica su regulación con una diferencia de entrada a salida de al menos 3 V.
Cuánto calor genera un regulador lineal
La potencia que se pierde es la diferencia de tensión por la corriente: P = (Vin - Vout) x I. Un L7805 alimentado desde 12 V con una carga de 0,5 A disipa (12 - 5) x 0,5 = 3,5 W, y solo 2,5 W llegan a la carga. La eficiencia de un lineal es Vout / Vin, o sea 5 / 12, cerca de 42 %. Para saber cuánto sube la temperatura, multiplica los watts perdidos por la resistencia térmica que indica la hoja de datos del encapsulado. Con unos pocos watts, un TO-220 sin disipador se calienta en exceso. Si la pérdida pasa de 1 W, agrega un disipador o cambia a un regulador conmutado.
Cómo funciona un regulador conmutado
Un regulador conmutado enciende y apaga la entrada a alta frecuencia y usa un inductor y un condensador para entregar una tensión promedio. Desperdicia poca energía en forma de calor y mantiene una eficiencia mucho mayor que un lineal. El tipo step-down (buck) baja la tensión, como el módulo LM2596, que según su ficha recibe de 4,5 a 40 V y entrega de 1,5 a 35 V con hasta 3 A. El tipo step-up (boost) sube la tensión, como el módulo XL6009, que recibe de 3 a 32 V y entrega de 5 a 35 V con hasta 4 A. La ficha del XL6009 indica una eficiencia de hasta 94 % y precisa que baja cuando crece la diferencia entre entrada y salida.
Lineal o conmutado: cómo decidir
Usa un lineal cuando la diferencia entre entrada y salida es pequeña, la corriente es baja y quieres una salida sin ruido de conmutación. Es el caso de alimentar un sensor analógico a 5 V desde una fuente de 9 o 12 V con pocos miliamperes. Usa un conmutado cuando la diferencia de tensión es grande, la corriente es alta, trabajas con baterías y cada miliampere cuenta, o necesitas subir la tensión, algo que un lineal no hace. Los módulos conmutados ocupan poco espacio porque no necesitan el disipador grande que pediría un lineal en esas condiciones.
Los cuatro datos para elegir
Primero, el rango de tensión de entrada, con el mínimo y el máximo que puede alcanzar tu fuente, incluida una batería cargada del todo. Segundo, la tensión de salida que pide tu carga. Tercero, la corriente máxima que consumirá la carga, con margen sobre ese valor. Cuarto, si la salida será fija o ajustable. Una salida ajustable sirve cuando quieres probar distintas cargas o aún no tienes definida la tensión. Una fija evita errores de ajuste.
Qué regulador usar para alimentar un Arduino o un ESP32
Desde una fuente de 12 V, un módulo step-down como el LM2596 ajustado a 5 V alimenta la placa con poco calor. Un L7805 también funciona, pero a 12 V convierte en calor más de la mitad de la potencia que toma de la fuente. Si alimentas con baterías, revisa que la tensión de la batería, cargada y descargada, quede dentro del rango de entrada del módulo, y usa un step-up si queda por debajo de la salida que necesitas. Desde 24 V, para entregar 5 V un lineal pierde 19 W por cada ampere, así que conviene un conmutado salvo que la corriente sea de pocos miliamperes. Si tu proyecto tiene un motor, un relé o un servo, dales su propia alimentación en vez de colgarlos del regulador de la placa, como en la guía del puente H L298N.
Cómo ajustar la tensión de salida
En el LM317, dos resistencias fijan la salida con la fórmula Vout = 1,25 x (1 + R2 / R1), según la hoja de datos de Texas Instruments, que usa R1 de 240 Ω como valor típico. Con R1 de 240 Ω y R2 de 720 Ω la salida queda cerca de 5 V. En los módulos conmutados ajustables, un trimmer cambia la tensión. Mídela con un multímetro antes de conectar la carga. Muchos módulos llegan ajustados a un valor cualquiera, y una salida alta puede dañar un microcontrolador de 3,3 V.
Condensadores, pines y pestaña metálica
Los reguladores lineales piden condensadores en la entrada y en la salida, cerca de sus pines, con los valores que indique la hoja de datos de cada modelo. Antes de soldar revisa el orden de los pines. Mirando el TO-220 de frente, con las patas hacia abajo, el LM317 va ADJ, OUT, IN según Texas Instruments, y los L78xx van IN, GND, OUT según ST. La pestaña metálica del LM317 va conectada a la salida, y la del L7805 a tierra. Si montas un LM317 y un L7805 en el mismo disipador, aísla las pestañas para evitar un cortocircuito.
Ruido de conmutación y cargas sensibles
Un regulador conmutado deja un pequeño rizado (ripple) en la salida. La ficha del XL6009 indica 50 mV, y aumenta cuando crece la diferencia entre entrada y salida. Un microcontrolador o un LED lo toleran. Un sensor analógico de precisión o un receptor de radio piden un condensador adicional o un regulador lineal después del conmutado, que suma la eficiencia del primero y la salida limpia del segundo.
Errores comunes
Un lineal con la entrada muy cerca de la salida no regula. Un TO-220 con más de 1 W de pérdida y sin disipador se sobrecalienta. Un módulo conmutado con la polaridad invertida se daña. Un LM317 sin carga mínima, que según Texas Instruments puede ser de hasta 10 mA, no regula bien. Con R1 de 240 Ω el divisor ya consume unos 5 mA, y eso aporta a esa carga mínima. La corriente de la ficha es un máximo, y un módulo que trabaja cerca de ese límite se calienta y necesita ventilación. El step-down de 300 W indica que sobre 65 °C pide un ventilador.
Qué módulo te sirve según el caso
Para una corriente baja y una diferencia de tensión pequeña, el L7805 o el L7812CV, con disipador si la pérdida supera 1 W. Para una salida regulable de hasta 1,5 A, el LM317. Para bajar de tensión, el módulo LM2596 ajustable entrega hasta 3 A según su ficha, y cerca de ese valor se calienta y conviene ventilación o un disipador. Los LM2596-12 y LM2596-3.3 son circuitos integrados de salida fija, de 12 V y 3,3 V, y piden inductor, diodo y condensadores externos. Para una corriente alta, el step-down de 300 W, con entrada de 5 a 40 V, salida de 1,2 a 35 V y hasta 12 A. Para subir la tensión desde una batería, el step-up XL6009. Si dudas entre ellos, escríbenos desde Cotiza o consulta disponibilidad.
¿Qué diferencia hay entre el L7805 y el LM317?
El L7805 entrega 5 V fijos y hasta 1 A según su ficha. El LM317 es ajustable de 1,2 V a 37 V con hasta 1,5 A y necesita dos resistencias para fijar la salida. Los dos son lineales en encapsulado TO-220 y se calientan según la diferencia de tensión y la corriente.
¿Sirve esta guía para el regulador de voltaje de un refrigerador o un televisor?
No. Aquí hablamos de reguladores de corriente continua para electrónica. El regulador o estabilizador que protege electrodomésticos de la red de 220 V es otro equipo.
¿Puedo bajar de 12 V a 5 V con un lineal?
Se puede con corriente baja. A 0,5 A el L7805 disipa 3,5 W y necesita disipador. Con más corriente conviene un step-down.
¿Un regulador lineal puede subir la tensión?
No. Un lineal solo baja la tensión. Para subirla necesitas un regulador step-up, como el módulo XL6009.
¿Cómo sé si necesito disipador?
Calcula la potencia perdida con (Vin - Vout) x I. Si pasa de 1 W, o si el regulador queda muy caliente al tacto, agrega un disipador o cambia a un conmutado.
¿Puedo conectar una fuente de más voltios que el máximo del regulador?
No. Cada modelo tiene una tensión máxima de entrada en su hoja de datos o en su ficha. Superarla daña el regulador.
¿Por qué mi módulo ajustable entrega una tensión distinta a la esperada?
Los módulos ajustables llegan con el trimmer en una posición cualquiera. Mide la salida con un multímetro y ajústala antes de conectar la carga.