Fase 3 - Implementar El Elemento de Control y La Protección Contra Corto Circuito

Actividades a desarrollar Individuales: El elemento de control

El amplificador operacional no tiene la propiedad de poder manejar grande corrientes en su salida es por ello que al diseñar un circuito regulador de tensión se emplean transistores como elementos para el control de la carga, los transistores ofrecen la solución para lograr tener corrientes altas en la carga. Para el diseño de la fuente de alimentación se solicita se emplee un transistor Darlington y en las librerías de componentes de PSpice se cuenta con el transistor Darlington cuyo número de referencia es 2N6059 es necesario comprobar si este transistor es adecuado usarlo en el diseño del regulador serie teniendo en cuenta los parámetros de la hoja de características dada por el fabricante frente a los requerimientos del diseño. 1. De la hoja característica del Transistor 2N6059 completar la siguiente tabla:

IC

hfe

VCEO

Ptot

IB

12 A

100 18000

100 Vdc

150 W

0.2A

R/=

Recuperado de: http://pdf1.alldatasheet.net/datasheet-pdf/view/11495/ONSEMI/2N6059.html

2. Teniendo en cuenta que se requiere una corriente de carga I L= 720mA y se conoce también el voltaje de salida regulado calcular el valor de la resistencia de carga R L

R L 14Ω R/= Conociendo el valor de I L y el voltaje de salida regulado (datos obtenidos del  problema planteado de la l a guía de la fase 1), aplicamos la ley de ohm para hallar el valor de R L     = =  = . Ω ≅ Ω Ω   3. con el objetivo de conocer si el transistor tr ansistor 2N6059 soporta la potencia que se disipara  para una corriente co rriente de carga de 720mA o calcular calc ular el valor de la potencia disipada en el transistor teniendo en cuenta las siguientes formulas:

PD= VCE ∙IL

VCE = VS - Vsal PD 6.192W

R/= Donde, V S=18.6V ; V Sal=10V

  =  −   = 18.6 18.6 − 10 10 = 8.6 8.6   = .   =   ∗   = 8.6 ∗ 720 720 = 6.192    = .   4. Luego ya se puede afirmar si el transistor 2N6059 es apto para usarse en la práctica o no “justifique su respuesta”:

Si

X

No

Porque La potencia máxima que soporta el transistor es de 150W y la potencia a disipar para nuestro caso aproximadamente solo es del 4%, por lo cual el transistor trabajara sin  problema.

La Protección Contra Corto Circuito

Fig No.4

Finalmente con el objetivo de proteger los dispositivos que conforman la fuente de alimentación es necesaria la implementación de alguna técnica de protección contra corto circuito, es por ello que se usara el arreglo de limitación constante de corriente el cual para este diseño se limitará a 900 mA la máxima corriente a circular en la carga ISL

5. Calcule el valor de R lim lim:

R lim lim 0.8Ω

R/= Se puede observar en el circuito que R lim lim se encuentra en paralelo a la baseemisor del transistor de paso Q2 y sabiendo que el voltaje base-emisor es de 0.7V, este va hacer el de R lim lim. Y por ley de ohm hallamos el valor de la resistencia.

  =

 

=

.

 = . Ω Ω ≅ . . Ω 

6. Explique cómo funciona esta técnica de protección y cuál es su principal desventaja.

R/= Funcionamiento Limitador de Corriente Constante El funcionamiento del limitador de corriente es muy sencillo. Cuando la fuente de alimentación está suministrando corriente por debajo del nivel máximo, la corriente fluye a través de la resistencia de detección y se desarrolla una pequeña diferencia de potencial a través de ella. El valor de la resistencia se s e elige de modo que cuando

la corriente máxima permitida fluya fl uya desde la fuente de alimentación, se desarrolle a través de ella una tensión igual a la l a tensión de encendido del transistor de detección de corriente. Esto es típicamente 0,6 voltios, suponiendo que se utiliza un transistor de silicio. A medida que la tensión en la l a resistencia de detección de corriente alcanza alcanza los 0,6 voltios, el transistor de detección de corriente comienza comienza a activarse. Cuando hace esto, el voltaje en la  base del transistor transistor de paso (de (de control) de la fuente fuente de alimentación alimentación principal principal se reduce, reduce, impidiendo así cualquier aumento aumento en la corriente de salida de la fuente de alimentación. De esta forma, es muy fácil calcular el valor de la resistencia de detección usando la Ley de Ohms. Es simplemente 0.6 / corriente máxima. El transistor de detección de corriente debe tener una capacidad de corriente suficientemente grande para poder tomar la corriente de la  base del transistor transistor de paso (de (de control) de serie serie principal. En vista del hecho de que el punto de detección del regulador ocurre después de la resistencia de detección de corriente, cualquier caída de voltaje a través de la l a resistencia no afectará el voltaje de salida del circuito, ya que esto será compensado por el regulador. (Esto supone que hay suficiente voltaje a través del transistor de paso en serie para que se pueda regular correctamente). De esta forma, la resistencia de detección de corriente no causará ninguna reducción en la salida de voltaje del circuito regulador de la fuente de alimentación. Recuperado de: http://www.radioelectronics.com/info/circuits/transis electronics.c om/info/circuits/transistor_current_limite tor_current_limiter/transistor_curr r/transistor_current_limiter.php ent_limiter.php Desventaja La principal desventaja es que en caso de cortocircuito de las terminales de salida, la  potencia disipada disipada por el transistor transistor controlador (transistor (transistor Darlington) Darlington) es relativamente relativamente grande, al estar aplicada toda la tensión de entrada y circular toda la corriente máxima de cortocircuito.   = (  =  (   −  ) ∗ 