Dipson Pacheco Fase 2

Fase 2 - Diseñar la etapa reguladora de voltaje Actividades a desarrollar Individuales: En esta fase se debe diseñar el circuito que tendrá como objetivo mantener constante el voltaje de salida, independientemente de las variaciones en el voltaje de entrada o de la corriente demandada por la carga. El tipo de regulador solicitado en el diseño de la fuente de alimentación es el regulador de tensión lineal o serie por una etapa de tensión referencia lograda con un regulador Zener, un circuito de muestreo el cual detecta variaciones de tensión en la salida esto se logra con dos resistores en configuración de divisor de voltaje, el amplificador de error o circuito comparador se usa un amplificador operacional y finalmente como elemento de control se usa un transistor Darlington

Figura No 1: Diagrama del circuito regulador Referencia De Tensión En este punto del diseño de la fuente alimentación regulada se debe elegir un diodo Zener cuyo valor de Voltaje Zener sea el voltaje de referencia de nuestro circuito regulador de tensión, en este punto se debe hallar el valor de la resistencia limitadora de corriente que mantendrá al Zener en un punto de operación seguro.

En Pspice se cuenta con el Diodo Zener 1N750 2.1 Usando la hoja del fabricante del Diodo Zener 1N750 completar siguiente tabla: VZ 4.7 Volt

Izmax 75 mA

PZmáx 500 mW

2.2 Luego de conocer los valores de VZ e Izmax para el diodo 1N750 se debe hallar el valor de RS que es la resistencia limitadora de corriente para mantener al diodo Zener en un punto de trabajo seguro. Dadas las formulas completar la siguiente tabla: VS = VP (Sal) De acuerdo al cálculo realizado en la fase 1 obtuvimos el valor de VP

𝑉𝑃(𝑠𝑒𝑐) = 𝑉𝑝(𝑠𝑎𝑙) + 1.4 𝑉𝑃(𝑠𝑎𝑙) = 𝑉𝑝(𝑠𝑒𝑐) − 1.4 𝑉𝑃(𝑠𝑎𝑙) = 20𝑉 − 1.4𝑉 𝑉𝑃(𝑠𝑎𝑙) = 𝟏𝟖. 𝟔𝑽 Entonces: 𝑉𝑠 = 𝟏𝟖. 𝟔𝑽 Izmín = Izmáx ∙ 0,15 𝐼𝑧𝑚í𝑛 = 75𝑚𝐴𝑥0,15 𝐼𝑧𝑚í𝑛 = 𝟏𝟏. 𝟐𝟓𝒎𝑨 𝑅𝑠𝑚í𝑛 = (𝑉𝑠 − 𝑉𝑧)/𝐼𝑧𝑚á𝑥 𝑅𝑠𝑚í𝑛 = (18.6𝑉 − 4.7𝑉)/75𝑚𝐴 𝑅𝑠𝑚í𝑛 = (18.6𝑉 − 4.7𝑉)/0.075𝐴 𝑅𝑠𝑚í𝑛 = 𝟏𝟖𝟓. 𝟑𝟑𝜴 𝐼𝑧 ≈ 𝐼𝑠

𝐼𝑧 = 11.25𝑚𝐴 𝐼𝑠 = 𝟏𝟏. 𝟐𝟓𝒎𝑨 𝑅𝑠𝑚á𝑥 = (𝑉𝑠 − 𝑉𝑧)/𝐼𝑧𝑚í𝑛 𝑅𝑠𝑚á𝑥 = (18.6𝑉 − 4.7𝑉)/11.25𝑚𝐴 𝑅𝑠𝑚á𝑥 = 𝟏. 𝟐𝟑𝟓𝒌𝜴 𝑅𝑠 = (𝑅𝑠𝑚í𝑛 + 𝑅𝑠𝑚á𝑥)/2 𝑅𝑠 = (185.33𝛺 + 1235𝛺)/2 𝑅𝑠 = 𝟕𝟏𝟎. 𝟒𝟒𝜴 𝐼𝑠 = (𝑉𝑠 − 𝑉𝑧)/𝑅𝑠 𝐼𝑠 = (18.6𝑉 − 4.7𝑉)/710.44𝛺 𝐼𝑠 = 0.01956𝐴 ≈ 19,56𝑚𝐴 𝐼𝑠 = 𝟏𝟗, 𝟓𝟔𝒎𝑨 𝑃𝑧 = (𝑉𝑧. 𝐼𝑧) 𝑃𝑧 = (4.7𝑉𝑥75𝑚𝐴) 𝑃𝑧 = 𝟑𝟓𝟐. 𝟓𝒎𝑾

Definiciones: VS: Valor de la fuente de tensión no regulada VZ: Voltaje Zener (parámetro en hoja del fabricante) PZmáx: Potencia máxima soportada por el Zener (parámetro en hoja del fabricante) PZ: Potencia disipada por el Zener IZ: Corriente en el Zener RS: Valor óptimo para el resistor limitador de corriente RSmín: Mínimo valor para el resistor limitador de corriente RSmáx: Máximo valor para el resistor limitador de corriente

2.3 ¿Porque IZ es aproximadamente igual a IS?

VS 18.6 V

Izmin

IS

RS

PZ

11.25mA 19.56mA 710.44 Ω 352.5mW

Circuito de muestreo y amplificador de error

El circuito de muestreo está constituido por dos resistencias R1 y R2 que forman un divisor de tensión, el valor de R2 se toma de manera arbitraria y en este proyecto será de 1KΩ. Se sabe que el valor de tensión de salida del regulador Vsal = 10 V y como se cuenta con el valor de R2 se puede entonces proceder a encontrar el valor de R1 despejando de la siguiente fórmula de divisor de tensión. R1

Vsal = (R2 + 1)VZ

También es necesario tener en cuenta que la tensión de salida del divisor de tensión debe de ser igual a la tensión de referencia entonces: Va = VZ

2.4 Hallar el valor de R1 R1

2.5 Para elegir el amplificador operacional a usar en el diseño se debe tener en cuenta la tensión de polarización que este puede soportar para ello se debe verificar en la hoja del fabricante si el

amplificador operacional uA741 puede ser implementado sin ser destruido:

VPsal

Vcc

2.6 ¿Es seguro usar este amplificador operacional uA741? Responda sí o no y justifique su respuesta. No

Porque

2.7 Responda si la siguiente afirmación es falsa o verdadera y ¡Justifique porqué!

“El amplificador operacional usado en el circuito regulador serie está configurado como amplificador integrador”

2.8 Calcule la ALC ganancia de lazo cerrado de amplificador:

ALC