Contradicción: Máxima transferencia de potencia y alta resistencia de carga

Estás en buena compañía. El concepto de máxima transferencia de potencia frecuentemente causa confusión. Tome nota del hecho de que la máxima transferencia de potencia no significa la máxima eficiencia energética. Creo que este puede ser el punto principal que hace tropezar a la gente.

De hecho, cuando Rcarga = Rfuente, la eficiencia máxima posible es del 50 %, ya que la carga y la fuente consumirán la misma potencia. Si el objetivo es extraer energía de la fuente a la tasa más alta posible, entonces la carga y la fuente deben coincidir.

Pero a menudo, es más importante proteger la fuente para que no se caliente o maximizar la eficiencia energética desde el punto de vista de la potencia de entrada de CC al amplificador. En estos casos, Rsource debería ser mucho menor que Rload. Ves esto en los amplificadores de audio, por ejemplo. Además, por lo general, cuando descarga una batería, se asegura de que Rload sea mucho mayor que Rbattery para evitar el sobrecalentamiento de la batería.

Otro punto es que cuando las señales deben pasar a través de líneas de transmisión (como un cable coaxial o similar), la carga debe coincidir con la fuente (y la línea) para evitar reflejos u otra degradación de la señal.

Puntos clave

• La máxima transferencia de potencia no es la máxima eficiencia.
• Cuando se desea la máxima eficiencia energética en un amplificador, la impedancia de la fuente debe mantenerse baja en comparación con la carga.
• A veces, cuando las líneas de transmisión están involucradas, las preocupaciones de energía son secundarias y la integridad de la señal dicta que la carga y la fuente coincidan (para evitar reflejos).

La respuesta a la aparente contradicción se relaciona con la relación inversa entre resistencia y potencia, mezclada con una relación directa entre resistencia y voltaje. Estos pensamientos pueden volverse engañosos rápidamente. Después de todo, la potencia disipada por una resistencia es proporcional al cuadrado del voltaje:

Sin embargo, recuerda otra expresión para poder:

puede evaluarlo rápidamente, aumentando$R_{load}$todo el camino hasta$+\infty$(un circuito abierto), no fluye corriente y$P=0$. De la misma manera, con$R_{load} = 0$(un cortocircuito) no hay caída de tensión, y de nuevo$P=0$. Esto significa que la potencia máxima transferida no es ni extremadamente alta ni extremadamente baja.$R_{load}$. De hecho, la potencia máxima es cuando tanto la corriente como el voltaje se encuentran "a la mitad". Esto sucede cuando$R_{load}=R_{th}$.

Estás confundiendo transferencia de potencia y transferencia de voltaje.

Para tener la máxima transferencia de voltaje Rcarga >> Rfuente.

Tener la máxima transferencia de potencia Rcarga == Rfuente.

La razón es que a medida que aumenta Rload, cae una mayor parte del voltaje de la fuente a través de Rload, pero la corriente total que fluye en el circuito disminuye.