ELECTRONICA ANALOGA
GRUPO: 243006_6
FASE 1 - DISEÑAR LA ETAPA DE RECTIFICACIÓN Y FILTRADO ELABORADO POR: DIEGO FERNEY DÍAZ HERRERA C.C. 1070011267
PRESENTADO A TUTOR: JAIRO LUIS GUTIERREZ
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES CCAV ZIPAQUIRÁ
El problema
Suponga que trabaja para una compañía que diseña, prueba, fabrica y comercializa varios instrumentos electrónicos, incluyendo fuentes de alimentación de CC. Su primera asignación es, desarrollar y probar en el simulador Pspice Student 9.1 (o cualquier otro simulador que sepa usar) una fuente de alimentación rectificada por puente de diodos y regulada por un circuito regulador serie discreto (amplificador operacional y transistor de paso Darlington.) La Fuente de Alimentación debe satisfacer las siguientes especificaciones: Corriente de carga regulada: 850mA
♦
Voltaje DC de salida regulado: 15V.
♦
Circuito Rectificador
Conociendo que el voltaje del devanado secundario es de 20VAC Pico se inicia el diseño de la primera etapa que conforma una fuente de alimentación en este caso se solicita sea un circuito rectificador de onda completa tipo puente.
Fig. No. 2 Circuito Rectificador Fuente: Autor Dada las Formulas Relacionadas al Rectificador de Onda Completa Tipo Puente: Vrms = VP / √2
PIV = VP
VProm = 2VP / π
(Sal)
+ 0.7V
Vrms = VP x 0.707
VP (Sec) = VP (Sal) + 1.4V
Definiciones:
Vrms (sec): Valor eficaz del voltaje del secundario. VProm (sec): Valor promedio del voltaje del secundario. VP (Sal): Valor pico de salida. PIV: Voltaje de Pico Inverso.
Una fuente es la conversión de la corriente AC a corriente DC esto lo realiza pasando por diferentes procesos (rectificación, filtrado y regulación) esto hace que la fuente sea regulable, se seguirá el diagrama de bloques de la fuente regulable, en este caso el transformador de 20Vpk, la rectificación será atreves de los puentes de diodos referencia 1N4002, y el filtrado estará a cargo de los capacitores de 4700 U, tendrá una frecuencia entre los 20 a 60 KHz La transformación del voltaje AC la realizo un transformador de 14.1421Vrms, y este se conectó a un puente de diodos de referencia 1N4002 este realiza la función de rectificar la onda pasándola de AC a DC, y luego se conectó un capacitor de 4700 UF, este se encarga de filtrar y disminuir el ruido, y luego se conecta el regulador que debe producir una señal cuadrada.
Complete luego de los cálculos la siguiente tabla:
1.1
Vrms(sec) =
VProm(sec)
VP(Sal)
PIV
2 ∗
() = () +1
2 ∗ 20 3.14
= _ () + 0,7 = 18,6 + 0,7 = 19,3
() = () −
√
=
20 √ 2
=
=
= 14.1421
40 = 3.14 = 12.738
1 () = 20 − 1.4 ( ) = 18.6
¿Cuál de los valores anteriormente calculado es que mostraría un osciloscopio a simple vista? 1.2
Respuesta: 1.3
Valor calculado mostrado por un osciloscopio es 18.6 VP
¿Qué desventaja tiene el usar un rectificador de media onda?
Tiene una eficiencia pobre pues trabaja únicamente con la mitad del ciclo de la señal
Produce mayor ondulación que uno de onda completa, lo que determina un filtraje mayor
¿Es la siguiente afirmación falsa o verdadera? ¡Justifique su respuesta! 1.4
“La f recuencia de la onda de salida en un rectificador de media onda es la misma que la de entrada”
La afirmación es verdadera ya que la frecuencia de la onda no cambio siendo esta onda de naturaleza senoidal no hay cambio en esta no caída de tensión. El periodo de la señal de salida es el mismo que el de la señal de entrada; cada ciclo de entrada produce un ciclo de salida. Esto se debe a que la frecuencia de salida de un rectificador de media onda es igual a la frecuencia de entrada. esto es confirmado por el análisis de Fourier. Filtrado Con Capacitor
En esta etapa del diseño se debe encontrar el mínimo valor del condensador que se debe colocar en paralelo con la salida del circuito rectificador para lograr el filtrado de la corriente pulsante y también lograr un mínimo rizado.
Esta variación se denomina rizado (ripple) y tiene la misma frecuencia (f) del voltaje rectificado. Su amplitud pico a pico (Vrpp) está dada, en forma aproximada, por la siguiente fórmula: Vrpp = IL / f C En práctica, debe buscarse que la amplitud del rizado Vrpp sea lo más pequeña posible ya que este voltaje alterno puede manifestarse como un ruido por ejemplo en los amplificadores de audio. Para ello, el valor del condensador de filtro (C) debe ser escogido de tal modo que el producto Rc∙ C, llamado la constan te de tiempo del circuito TC, sea mucho mayor que el período de la señal de entrada (T=1/f), por lo menos diez veces. 1.5 Teniendo
en cuenta la información anterior y recordando que la máxima corriente que debe manejar nuestra fuente es 850mA. Encuentre el valor del condensador para lograr una tensión de rizado de 0.4 VPP.
C en µF _ = _ ⁄ → = _ ⁄ (_ ) = 850 ⁄ ((0,4)(120)) = 0,85 ⁄ 48 = 0,0177 → 17,70
El condensador se carga aproximadamente al valor pico de la salida del rectificador tipo puente VP (Sal) teniendo el valor de la corriente sin regular de 850mA por ley de Ohm se conoce valor de R c y de este modo se logra calcular un valor aproximado de la constante de tiempo R c∙ C complete la siguiente tabla: 1.6
Resistencia de carga ( ):
=
( )
=
18,6 0,850
_ = 21,88
1.7 ¿Se
T
TC
= 1/
_ = _ ∗
= 1/60
_ = 21,88 ∗ 0,0177
= 0,016
_ = 0,387
cumple la condición de que T C debe ser al menos 10 veces mayor
a T?
Si Si se cumple
No
BIBLIOGRAFIA
Mijarez, R. (2014). Electrónica (pp. 23 - 51). Recuperado de http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unad sp/reader.action?ppg=44&docID=11013154&tm=148 1137168634 Muzafarov, Aziz M. Silicon Polymers. documento electrónico. n.p.: Berlin, : Springer, 2011., 2011. Catálogo Eureka!, EBSCOhost (accessed March 9, 2018).
