La electrónica de potencia es la tecnología que permite la conversión, el control y la gestión eficientes de la energía eléctrica y el control del flujo de energía eléctrica. La electrónica de potencia se utiliza en todo, desde cargadores de laptops hasta inversores que impulsan vehículos eléctricos y sistemas de energía renovable.
La electrónica de potencia gestiona el flujo de electricidad, maximizando el rendimiento y minimizando los residuos. La electrónica de potencia hace funcionar los dispositivos de forma eficiente con el control y la conversión de la energía eléctrica.
¿Qué es la Electrónica de Potencia?
La electrónica de potencia puede definirse como la aplicación de la electrónica de estado-sólido para el control y la conversión de la energía eléctrica. La electrónica de potencia es una tecnología de conversión, regulación y gestión de la energía eléctrica. Se ocupa del procesamiento de altas corrientes y tensiones que ayudan a suministrar energía a muchas áreas para su uso.
La electrónica de potencia utiliza dispositivos y circuitos electrónicos para controlar con eficacia y precisión el flujo de energía eléctrica para diversas aplicaciones. La electrónica de potencia desempeña un papel importante en la transformación y regulación de la tensión, la corriente y la frecuencia en diferentes aplicaciones eléctricas.
La electrónica de potencia tiene múltiples aplicaciones en la conversión y transmisión de energía, el control de motores, los sistemas de energías renovables y los vehículos eléctricos.
Representación en bloques de la electrónica de potencia
Los principales bloques de un sistema de electrónica de potencia son:
- Fuente de energía eléctrica
- Circuito convertidor electrónico de potencia
- Carga eléctrica
- Sensor, unidad de detección o circuito de realimentación
- Unidad de control o controlador

Fuente de energía eléctrica
Principalmente, existen dos tipos de fuentes de energía eléctrica. Éstas son:
- CA
- CC
Circuito convertidor electrónico de potencia
- Los circuitos convertidores electrónicos de potencia convierten la potencia de entrada de la fuente en una forma adecuada para la carga.
- Por ejemplo, si tenemos una fuente de CC y necesitamos alimentar un motor de inducción, entonces es necesario convertir la CC en CA, lo que se consigue utilizando circuitos convertidores electrónicos de potencia.
- Funciona como un convertidor.
- Durante el funcionamiento transitorio, recupera la corriente de la fuente y del motor en caso de corriente excesiva (sobrecarga).
Carga eléctrica
La carga puede ser un motor, una batería, etc. Normalmente, las cargas se especifican por su potencia nominal y el tipo de fuente necesaria. Los valores nominales de la carga determinan en gran medida los valores nominales del circuito convertidor electrónico de potencia.
Sensor, unidad de detección o circuito de realimentación
- Los circuitos de detección y realimentación supervisan las condiciones de la carga. Por ejemplo, la velocidad y la corriente de salida se detectan en el caso de cargas de motor.
- La unidad de detección ayuda a detectar determinados parámetros del accionamiento, como la intensidad o la tensión, que pueden ser necesarios para la protección o para el funcionamiento en bucle cerrado.
Unidad de control o controlador
- La unidad de control está formada por los circuitos de accionamiento del circuito convertidor electrónico de potencia.
- Los accionamientos de los interruptores se ajustan en función de los valores de realimentación y referencia.
- Consta de circuitos de control que funcionan como moduladores de potencia según se desee.
¿Cómo funciona la electrónica de potencia?
Un sistema electrónico de potencia consta de una fuente de energía eléctrica, un circuito convertidor electrónico de potencia, una carga eléctrica, un sensor y un circuito de control. El convertidor y el controlador son dos componentes fundamentales en el funcionamiento.
Los convertidores de potencia transforman una forma de energía eléctrica en otra mediante un dispositivo semiconductor de potencia. Los controladores de potencia son los encargados de producir señales de control relativas al encendido o apagado de los dispositivos de conmutación presentes en el circuito:
- Generación de energía
- Transmisión de energía
- Control de la energía
- Distribución de energía
El funcionamiento completo del sistema proporcionará la señal deseada a una frecuencia determinada, como se muestra en el diagrama de bloques que figura a continuación, e incluirá varios pasos:
Paso 1
En los sistemas electrónicos de potencia, puede haber una fuente de alimentación eléctrica de CA o CC. La fuente de energía eléctrica de CC puede ser un generador de CC, una batería, etc., mientras que la fuente de energía eléctrica de CA puede ser un alternador o un generador de inducción. Con el uso de un controlador, una señal de potencia controlada llega al extremo de carga desde la fuente a través de un convertidor.
Paso 2
A continuación, el convertidor suministra potencia eléctrica en c.a. o c.c. en función de la carga con tensión y frecuencia variables. La potencia eléctrica a la salida depende de la carga. Cuando la carga es un motor de CC, el convertidor proporciona la salida como una tensión de CC ajustable.
Paso 3
Los parámetros en los que se mide la carga, como la tensión, la corriente, etc., actúan como señal de entrada para la unidad de control. Se denominan señales de realimentación o señales de entrada del regulador. Junto con la señal de realimentación, el regulador también recibe la señal de entrada de referencia.
La señal de control generada por el controlador es el resultado de la comparación entre la señal de realimentación y la señal de entrada de referencia. Esta señal de control regula el encendido y apagado de los dispositivos de conmutación del convertidor de potencia.
Salida final
De esta forma, con un control adecuado, se consigue la salida deseada en la carga.

Tipos de circuitos electrónicos de potencia
Los circuitos electrónicos de potencia se clasifican principalmente en cuatro tipos:
- Convertidores CA-CC (Rectificadores)
- Convertidores CC-CC (Choppers)
- Convertidores CA-CA (Cicloconvertidores)
- Convertidores CC-CA (inversores)
Convertidores de CA a CC (rectificadores)
También se denominan convertidores CA-CC o rectificadores controlados. Los convertidores conmutados por línea (rectificadores controlados) se utilizan para convertir una fuente de alimentación de CA de tensión y frecuencia fijas en una salida de CC de tensión variable. Los rectificadores son circuitos electrónicos de potencia que se utilizan para convertir una entrada de CA monofásica o trifásica en una salida de CC.
La entrada es una fuente de CA monofásica o trifásica normalmente disponible en la red eléctrica. La salida se controla mediante la tensión y la corriente continua.
Convertidores de CC a CC (choppers)
Los choppers son circuitos de potencia que obtienen energía de una fuente de CC de tensión fija y la convierten en una tensión de CC variable. Los choppers son circuitos electrónicos de potencia que convierten la tensión de entrada de CC fija en una alimentación de CC de tensión fija o variable.
Los choppers son muy utilizados en aplicaciones de accionamiento de CC, en las que la velocidad del motor puede controlarse hacia delante y hacia atrás. Los choppers toman la entrada de una fuente de CC fija o de la salida de un rectificador no controlado.
Convertidores de CA a CA (cicloconversores)
Los controladores de tensión de CA convierten la alimentación de CA de frecuencia constante y tensión fija en una alimentación de CA de tensión variable a la misma frecuencia mediante el cálculo de línea. Los cicloconversores son circuitos convertidores electrónicos de potencia que se utilizan para convertir una tensión de entrada de CA fija en una salida de CA fija o variable (tensión o frecuencia). La frecuencia de salida es inferior a la de entrada.
Convertidores de CC a CA (inversores)
Los inversores son circuitos convertidores electrónicos de potencia que se utilizan para convertir una entrada de CC fija en una salida de CA fija o variable. Los inversores emplean el método de conmutación forzada para desconectar los tiristores. La entrada para los inversores suele obtenerse de las baterías. Los inversores se utilizan para el control de velocidad en motores de inducción.
Dispositivos semiconductores de potencia
Un dispositivo semiconductor de potencia es un dispositivo semiconductor utilizado como conmutador o rectificador en electrónica de potencia, por ejemplo, en una fuente de alimentación conmutada. Este tipo de dispositivo también se denomina dispositivo de potencia o, cuando se utiliza en circuitos integrados.
Los dispositivos de potencia funcionan a velocidades de conmutación más bajas, mientras que los dispositivos de señal funcionan a velocidades de conmutación más altas. Los dispositivos semiconductores de potencia se utilizan mucho en los circuitos electrónicos de potencia.
Estos dispositivos semiconductores de potencia se dividen en tres tipos:
- Diodos
- Tiristores
- Transistores
Diodo de potencia
Los diodos desempeñan un papel importante en los circuitos electrónicos de potencia. Son dispositivos rectificadores no controlados. Actúan como interruptor para realizar diversas funciones, como la conmutación en rectificadores, la inversión de cambio de condensadores, la transferencia de energía entre componentes, el aislamiento de tensión y la realimentación de energía de la carga a la fuente de alimentación.
Tiristores
Los tiristores se utilizan mucho en circuitos electrónicos de potencia. Funcionan como interruptores biestables, pasando de un estado a otro de conducción. Los miembros de la familia de los tiristores son SCR, LASCR, RCT, GTO, SITH y MCT.
Transistores
Los transistores de potencia tienen características de conexión y desconexión controladas. La velocidad de conmutación de los transistores de potencia es mucho mayor que la de los tiristores y se utilizan mucho en los convertidores CC-CC y CC-CA. Los transistores de potencia pueden clasificarse en BJT, MOSFET, SIT e IGBT.
Aplicaciones de la Electrónica de Potencia
La electrónica de potencia tiene una amplia gama de aplicaciones:
- Integración de energías renovables: La electrónica de potencia se utiliza en paneles solares, turbinas eólicas y otras fuentes de energía renovables para convertir la energía generada en corriente alterna utilizable que pueda integrarse en la red eléctrica.
- Transporte eléctrico: Se utiliza en vehículos eléctricos para gestionar la carga y descarga de la batería, controlar el motor eléctrico y regular el flujo de energía en el vehículo.
- Electrónica de consumo: Se utiliza en dispositivos electrónicos de consumo, como ordenadores portátiles, teléfonos inteligentes y televisores, para regular los niveles de tensión y gestionar el suministro eléctrico.
- Accionamientos industriales y sistemas de control: Se utiliza en accionamientos industriales y sistemas de control para controlar la velocidad y el torque de los motores eléctricos, regular el suministro eléctrico y mejorar el rendimiento del sistema.
- Almacenamiento de energía: Se utiliza en sistemas de almacenamiento de energía, como baterías y volantes de inercia, para regular la carga y descarga del dispositivo de almacenamiento de energía y garantizar una conversión de energía eficiente y estable.
- Iluminación y control de iluminación: Se utiliza en sistemas de control de iluminación y alumbrado para regular los niveles de tensión, controlar la luminosidad y gestionar el suministro eléctrico de los sistemas de iluminación.
- Distribución y transmisión de energía: Se utiliza en sistemas de distribución y transmisión de energía para regular los niveles de tensión, mejorar la eficiencia del sistema y evitar pérdidas de energía.
- Equipos médicos: Se utiliza en equipos médicos, como sistemas de imagen, sistemas de soporte vital y dispositivos terapéuticos, para regular los niveles de tensión, gestionar el suministro eléctrico y mejorar el rendimiento del sistema.
Éstas son sólo algunas de las muchas aplicaciones de la electrónica de potencia. Este campo evoluciona constantemente y se desarrollan nuevas aplicaciones a medida que avanza la tecnología y surgen nuevos retos.
Ventajas de la Electrónica de Potencia
La electrónica de potencia tiene varias ventajas:
- Eficiencia energética: La electrónica de potencia mejora la eficiencia energética convirtiendo la corriente alterna en continua con pérdidas mínimas y regulando los niveles de tensión para adaptarlos a las necesidades de la carga.
- Mayor fiabilidad: Aumenta la fiabilidad al proporcionar una conversión de potencia estable y consistente, y al evitar daños en los componentes eléctricos por condiciones de sobrecorriente, sobretensión y sobretemperatura.
- Mayor control: Proporciona un control mejorado sobre el flujo de energía eléctrica, permitiendo una regulación precisa de los niveles de tensión, los niveles de corriente y la calidad de la energía.
- Mayor seguridad: La electrónica de potencia mejora la seguridad previniendo riesgos eléctricos y protegiendo los componentes eléctricos de posibles daños.
- Ahorro de costes: Puede proporcionar un ahorro de costes al reducir el consumo de energía, aumentar la eficiencia del sistema y reducir la necesidad de mantenimiento y reparaciones.
- Versatilidad: Es versátil y puede utilizarse en una amplia gama de aplicaciones, desde la integración de energías renovables hasta vehículos eléctricos y electrónica de consumo.
- Diseño compacto: Los componentes electrónicos de potencia suelen ser más pequeños y ligeros que los componentes eléctricos tradicionales, lo que permite diseños más compactos y aerodinámicos en los sistemas eléctricos.
- Conmutación de alta velocidad: Proporciona conmutación de alta velocidad, lo que permite un control rápido y eficaz del flujo de energía eléctrica.
Estas ventajas han contribuido a la adopción generalizada de la electrónica de potencia en diversas industrias y aplicaciones, y han impulsado el desarrollo de soluciones nuevas e innovadoras en este campo.
Desventajas de la Electrónica de Potencia
A pesar de sus muchas ventajas, la electrónica de potencia también tiene algunos inconvenientes.
- Gestión térmica: Los dispositivos electrónicos de potencia generan calor durante su funcionamiento, lo que puede reducir su eficiencia y acortar su vida útil. Una gestión térmica eficaz es crucial para mantener el rendimiento y la fiabilidad de los sistemas electrónicos de potencia.
- Densidad de potencia: A medida que los sistemas electrónicos de potencia se hacen más compactos, aumenta el reto de conseguir una alta densidad de potencia. Esto requiere el uso de materiales de alto rendimiento y técnicas de diseño innovadoras para gestionar el calor y aumentar la eficiencia.
- Eficiencia: Los sistemas electrónicos de potencia deben ser muy eficientes para minimizar las pérdidas de energía y reducir el tamaño y el coste de los sistemas de refrigeración. Los diseñadores también deben tener en cuenta la eficiencia global del sistema, incluida la eficiencia de conversión de potencia, la eficiencia de los componentes pasivos y la eficiencia de los sistemas de control.
- Fiabilidad: Los sistemas electrónicos de potencia deben ser altamente fiables para garantizar que puedan funcionar durante largos periodos de tiempo sin fallos. Los diseñadores deben tener en cuenta factores como la fiabilidad de los componentes, los efectos de la temperatura y la humedad, y el impacto de las condiciones de sobretensión y sobrecorriente.
- Compatibilidad electromagnética (CEM): Los sistemas electrónicos de potencia deben cumplir estrictos requisitos de compatibilidad electromagnética (CEM) para garantizar que no generan interferencias electromagnéticas (IEM) perjudiciales que puedan afectar a otros sistemas electrónicos.
- Coste: Los sistemas electrónicos de potencia deben ser rentables a la vez que cumplen los requisitos técnicos y los objetivos de rendimiento de la aplicación. Los diseñadores deben equilibrar el coste de los componentes, la fabricación y las pruebas con los objetivos de rendimiento y fiabilidad deseados.
A pesar de estas desventajas, la electrónica de potencia ha demostrado ser una tecnología fundamental en muchas aplicaciones, y se están realizando esfuerzos para abordar estos retos y mejorar el rendimiento, la eficiencia y la fiabilidad de los componentes y sistemas electrónicos de potencia.
El Futuro de la Electrónica de Potencia
El futuro de la electrónica de potencia es prometedor, con varias tendencias y desarrollos interesantes previstos para los próximos años:
- Mayor adopción de energías renovables: Se prevé que la adopción de fuentes de energía renovables, como paneles fotovoltaicos y turbinas eólicas, siga creciendo. La electrónica de potencia desempeñará un papel crucial para permitir la integración de las energías renovables en la red eléctrica.
- Tecnología de redes inteligentes: Se espera que el desarrollo de la tecnología de redes inteligentes desempeñe un papel importante en el futuro de la electrónica de potencia. La electrónica de potencia se utilizará para controlar el flujo de energía y garantizar su estabilidad y fiabilidad, permitiendo una gestión más eficiente y eficaz de la energía.
- Almacenamiento de energía: Los sistemas de almacenamiento de energía, como baterías y supercondensadores, desempeñarán un papel cada vez más importante en el futuro de la electrónica de potencia. La electrónica de potencia se utilizará para gestionar la carga y descarga de los sistemas de almacenamiento de energía, garantizando su funcionamiento eficiente y eficaz.
- Vehículos eléctricos: Se espera que el crecimiento del mercado de vehículos eléctricos impulse una demanda significativa de electrónica de potencia. La electrónica de potencia se utilizará para controlar la carga y descarga de las baterías de los vehículos eléctricos, lo que permitirá una gestión eficiente y fiable de la energía.
- Miniaturización e integración: Se espera que la tendencia hacia la miniaturización y la integración continúe en la industria de la electrónica de potencia. Esto dará lugar a sistemas más compactos y eficientes, haciéndolos más accesibles y rentables.
- Inteligencia artificial y aprendizaje automático: Se espera que la integración de la inteligencia artificial y el aprendizaje automático en la electrónica de potencia desempeñe un papel importante en el futuro. Esto permitirá supervisar y controlar en tiempo real los sistemas electrónicos de potencia, mejorando la eficiencia y la fiabilidad.
Conclusión
En este artículo hemos visto qué es la electrónica de potencia, los distintos tipos de circuitos electrónicos de potencia, sus ventajas y la futura gama de aplicaciones de la electrónica de potencia en todos los campos.
El objetivo principal de la electrónica de potencia es procesar, convertir, gestionar y controlar la energía eléctrica proporcionando suficiente tensión y corriente para que sea adecuada para diversas aplicaciones de consumo.
La electrónica de potencia se utiliza para transformar la forma en que generamos, distribuimos y utilizamos la electricidad.
Preguntas Frecuentes
La potencia de entrada variable se recibe de la fuente, luego el controlador la procesa para generar la salida que luego se proporciona a los sensores que dan retroalimentación de los parámetros de carga, y el controlador regula la retroalimentación en los interruptores.
La electrónica de potencia puede definirse como la tecnología que permite convertir, controlar y acondicionar eficazmente la energía eléctrica por medios estáticos desde su forma de entrada disponible a la forma de salida eléctrica requerida.
Los sistemas electrónicos de potencia constan de dispositivos semiconductores de potencia, componentes pasivos, circuitos de control y sistemas de refrigeración.
La electrónica de potencia se utiliza en diferentes campos como el transporte, la industria, la industria aeroespacial, etc.