Transformador de Audio

Cuando hablamos de transformadores , debemos también hacer referencia a unos transformadores comunes y muy utilizados hoy en día por las grandes manufacturas de productos comerciales. Y esto se trata sobre los transformadores de audio. 

¿Qué es un transformador de Audio?

Además de subir (aumentar) o reducir (disminuir) el voltaje de una señal, los transformadores de audio también tienen otra propiedad útil, el aislamiento. Dado que no hay una conexión eléctrica directa entre sus devanados primario y secundario, los transformadores proporcionan un aislamiento eléctrico completo entre sus circuitos de entrada y salida y esta propiedad de aislamiento también se puede usar entre amplificadores y altavoces.

A lo largo de nuestra sección sobre transformadores, hemos visto que un transformador es un dispositivo eléctrico que permite que una señal de entrada sinusoidal (como una señal de audio o voltaje) produzca una señal de salida o voltaje sin que el lado de entrada y el lado de salida estén conectados físicamente cada uno. Este acoplamiento se logra al tener dos (o más) bobinas de alambre (llamadas bobinas) de alambre de cobre aislado enrolladas alrededor de un núcleo de hierro magnético blando.

Cuando se aplica una señal de Corriente alterna al devanado de entrada primario, aparece una señal de CA correspondiente en el devanado secundario de salida debido al acoplamiento inductivo del núcleo de hierro blando. La relación de giros entre las bobinas de cable de entrada y salida proporciona un aumento o una disminución de la señal aplicada a medida que pasa a través del transformador.

Por lo general los transformadores de audio pueden considerarse como un tipo de transformadores de subida o bajada, pero más en específico para producir una salida de voltaje específica, es decir, los transformadores de audio están diseñados principalmente para la adaptación de impedancia. Además, un transformador con una relación de vueltas de 1:1, no cambia los niveles de voltaje o corriente, sino que aísla el circuito primario del lado secundario. Este tipo de transformador se conoce comúnmente como un transformador de aislamiento.

Tenga en cuenta también que un solo transformador puede tener múltiples devanados primarios o secundarios y estos devanados también pueden tener múltiples conexiones eléctricas o "tomas" a lo largo de su longitud. La ventaja de los transformadores de audio de tomas múltiples es que ofrecen diferentes impedancias eléctricas, así como diferentes relaciones de ganancia o pérdida, lo que las hace útiles para la adaptación de impedancia de amplificadores y cargas de altavoces.

Como su nombre lo indica, los transformadores de audio están diseñados para funcionar dentro de la banda de frecuencias de audio y, como tales, pueden tener aplicaciones en la etapa de entrada (micrófonos), etapa de salida (altavoces), acoplamiento entre etapas, así como ajuste de impedancia de los amplificadores. En todos los casos, la respuesta de frecuencia, las impedancias primarias y secundarias y las capacidades de potencia deben considerarse en todo momento.

Los transformadores de adaptación de audio e impedancia tienen un diseño similar al transformador de potencia y voltaje de baja frecuencia, pero funcionan en un rango de frecuencias mucho más amplio. Por ejemplo, el rango de voz de 20Hz a 20kHz. Los transformadores de audio también pueden conducir corriente continua (CC) en uno o más de sus devanados para su uso en aplicaciones de audio digital, así como para transformar los niveles de voltaje y corriente a alta frecuencia.

🔈 Adaptador de Impedancias en un Transformador de Audio

Una de las principales aplicaciones de los transformadores de frecuencia de audio es la adaptación de impedancias. Los transformadores de audio son ideales para equilibrar amplificadores y cargas que tienen diferentes impedancias de entrada y salida para lograr la máxima transferencia de potencia. 😎

Por ejemplo, una impedancia de altavoz típica varía de 4 a 16 ohms, mientras que la impedancia de una etapa de salida de amplificadores de transistores puede ser de varios cientos de ohms.

Sabemos que para un transformador, la relación entre el número de bobinas se activa en el devanado primario (Np) y la cantidad de bobinas se activa en el bobinado secundario (Ns) se denomina "relación de giros". Dado que se induce la misma cantidad de voltaje dentro de cada giro de bobina única de ambos devanados, la relación de voltaje primario a secundario (Vp/Vs) será, por lo tanto, el mismo valor que la relación de giros.

Los transformadores de audio de adaptación de impedancia siempre dan su valor de relación de impedancia de un devanado a otro por el cuadrado de la relación de sus giros. Es decir, su relación de impedancia es igual a su relación de vueltas al cuadrado y también su relación de tensión primaria a secundaria al cuadrado, veamos la siguiente fórmula.

Dónde:

Zp = Impedancia del devanado primario.

Zs = Impedancia del devanado secundario.

Np/Ns =Relación de giros de los transformadores.

Vp/Vs = Relación de voltaje entre los transformadores.

Conclusión 

Hemos visto en este artículo sobre los transformadores de audio , que los transformadores de audio se usan para igualar las impedancias entre diferentes dispositivos de audio, por ejemplo, entre un amplificador y un altavoz como controlador de línea, o entre un micrófono y un amplificador para la adaptación de impedancia. A diferencia de los transformadores de potencia que operan a bajas frecuencias, como 50 o 60Hz, los transformadores de audio están diseñados para operar en el rango de frecuencias de audio, es decir, desde aproximadamente 20Hz a 20kHz o mucho más para los transformadores de radiofrecuencia.

Debido a esta amplia banda de frecuencia, el núcleo de los transformadores de audio está hecho de calidades especiales de acero, como el acero al silicio o de aleaciones especiales de hierro que tienen una pérdida de histéresis muy baja. Una de las principales desventajas de los transformadores de audio es que pueden ser algo voluminosos y caros, pero al utilizar materiales de núcleo especiales permite un diseño más pequeño. Esto se debe a que, como regla general, el tamaño del núcleo de un transformador aumenta a medida que disminuye la frecuencia de suministro.