Los reguladores PWM son uno de los componentes imprescindibles de una instalación de paneles solares, ya que controlan el flujo de energía entre los paneles solares y la batería, evitan sobrecargas y ayudan a prolongar la vida útil del sistema. Su tecnología de modulación por ancho de pulso permite una gestión precisa del voltaje y asegura un funcionamiento estable, lo que los convierte en una opción fiable y eficiente para pequeñas y medianas instalaciones solares, especialmente en sistemas fotovoltaicos aislados donde una correcta gestión de la carga resulta esencial.
Los reguladores PWM son reguladores sencillos que actúan como interruptores entre las placas fotovoltaicas y la batería.
Estos reguladores fuerzan a los módulos fotovoltaicos a trabajar a la tensión de la batería, sin ningún tipo de instalación extra. Por ejemplo, si la batería es de 12V, los paneles cargarán la batería con una tensión de 12V.
Cuando la batería llega a la etapa de absorción, el regulador cambia la intensidad de los pulsos. Corta varias veces por segundo el contacto entre los módulos y la batería. Esto evita que la batería se sobrecargue.
El PMW es un modelo de señal de tensión que se utiliza en electrónica con muchas diferentes finalidades y para cometidos distintos. Nuestro día a día está rodeado de dispositivos que utilizan PMW para efectuar determinadas actuaciones.
Qué es PMW y cómo funciona la modulación de ancho de pulso.
La modulación de ancho de pulso crea una señal de onda cuadrada. Esta señal no tiene una relación constante entre el tiempo alto y el tiempo bajo.
¿Cómo funciona el PMW? Su valor de tensión cambia entre dos valores conocidos, como Vcc y GND- Esto ocurre en momentos específicos y de manera constante. Estas fases admiten denominaciones específicas.
Ciclo de trabajo o Duty Cycle
La variación de ancho de pulso tiene como objetivo cambiar los periodos de encendido y los de apagado, los Ton y Toff. Al alterar el valor de un PWM realmente se están corrigiendo estos periodos.
Una de las características principales de una señal PWM es su ciclo de trabajo, o Duty Cycle en inglés. Este ciclo es el que cambia en un PWM.
El ciclo de trabajo es lo mismo que la relación que se establece entre el periodo de encendido y el periodo o tiempo total de PWM.
Consideramos que cuanto más elevada sea el Duty Cycle, más elevado será el periodo de la señal en alto, sin cambiar el periodo. Como resultado, si el periodo no cambia y se añade Ton y Toff, el periodo de encendido aumenta. Entonces, el periodo de apagado se reduce.
Esta es la razón por la que se llama modulación de ancho de pulso. Se cambia el ancho del pulso de nivel alto. Habitualmente el valor de ciclo de trabajo se manifiesta en porcentaje y para obtenerlo solamente debemos multiplicar por 100 a la ecuación.
- Si el ciclo de trabajo es 90% la señal permanecerá en nivel alto a lo largo del 90% del periodo.
- Si el ciclo de trabajo es 20% la señal permanecerá el 20% del periodo en nivel alto y el resto, un 80% en nivel bajo.
Para qué sirve el PWM
Con lo que hemos aprendido hasta ahora, sabemos que el PWM es una señal. Esta señal cambia el ancho del pulso. Esto depende de un indicador que llamamos ciclo de trabajo. Esta es la razón por la que se llama modulación de ancho de pulso. Se cambia el ancho del pulso de alto nivel. Lo que aún no hemos explicado es para qué se utiliza la modulación de ancho de pulso en el uso.
Al cambiar el Duty Cycle de una señal de PWM, cambiamos su tensión medida. Este es el motivo principal por el que usamos el PWM. Si una señal media de tensión traspasa algunos elementos electrónicos, puede que se altere su forma de comportarse. Como ejemplo, los LED, los ventiladores o motores de corriente continua, inclusive altavoces y zumbadores.
Si conectamos un LED a un microcontrolador, podemos cambiar el brillo del LED. Esto se hace al cambiar la señal PWM que usamos.
Si le mandamos una señal de 100% de ciclo de trabajo, el LED con toda su fuerza óptica se encenderá y consecuentemente con todo su brillo. Si lo enchufamos a una señal del 50% de Duty Cycle el LED iluminará justamente con la mitad de su brillo.
Otra opción sería verificar la velocidad de un motor de corriente continua. Estos motores se usan en algunos ventiladores PC. Sin embargo, se pueden usar cualquier motor de corriente continua.
Al cambiar el ciclo de trabajo, cambia la rapidez debido al cambio en la tensión media en el encanillado del motor. El motor rodará con su mayor rapidez, con un ciclo de trabajo de 100%. Con un ciclo de trabajo de menor, girará más despacio.
Otra opción común es enviar una señal PWM a un altavoz o zumbador. Esto cambia su Duty Cycle y produce sonidos de música de manera fácil y rápida.
El regulador PWM, en palabras sencillas
En resumen, los reguladores PWM (siglas de Modulación por Ancho de Pulso) son un componente fundamental en cualquier instalación solar, actuando como el administrador de la energía entre los paneles y la batería.
Su función principal es garantizar que la batería se cargue de forma segura y controlada, evitando las sobrecargas que podrían dañarla y acortar su vida útil.
¿Cómo lo hacen? En lugar de ser un simple interruptor de encendido/apagado, el regulador PWM utiliza una técnica ingeniosa: actúa como un interruptor ultrarrápido que se enciende y se apaga miles de veces por segundo. Al variar el tiempo que permanece "encendido" (el ancho del pulso), el regulador puede controlar con precisión la cantidad de energía que se transfiere a la batería, funcionando de manera similar a un atenuador de luz (dimmer).
Un detalle clave es que este tipo de regulador obliga al panel solar a operar al mismo voltaje que la batería.
Los reguladores PWM son una opción fiable, sencilla y económica para instalaciones solares de tamaño pequeño y mediano, especialmente aquellas que están aisladas de la red eléctrica. Son ligeros y tienen una larga vida útil si se sabe elegir el adecuado para cada instalación.
Sin embargo, debido a que fuerzan el voltaje, son menos eficientes que otros modelos y tienen una capacidad limitada si se planea expandir el sistema en el futuro.