UNIDAD V FUENTES REGULADAS INTRODUCCIÓN: Muchos circuitos necesitan para su funcionamiento, una alimentación de corriente continua (C.C.), (C.C.) , pero lo que normalmente se encuentra es alimentación de corriente alterna (C.A.). (C.A.) . Para Para logra lograrr obtene obtenerr corrie corriente nte contin continua, ua, la entrad entrada a de corri corrient ente e alte altern rna a de debe be segu seguir ir un pr proc oces eso o de conv conver ersi sión ón como como el que que se muestra en el diagrama. En el gráfico siguiente se ve el funcionamiento de una fuente, con ayuda de un diagrama de bloques. Tamb Tambié ién n se mu mues estr tran an las las form formas as de onda onda espe espera rada das s al inic inicio io (Entrada en A.C.), al final (Salida en C.C.) y entre cada uno de ellos.
- La señal de entrada, que va al primario del transformador, es una onda senoidal cuya amplitud dependerá del lugar en donde vivimos (110 / 220 Voltios c.a. u otro). Ver unidades de medida básica en electrónica. - El transformador entrega en su secundario una señal con una amplitud menor a la señal de entrada y ésta deberá tener un valor que esté de acorde a la tensión (voltaje) final de corriente continua que se desea obtener. Por ejemplo si se desea obtener una tensión final en corriente directa de 12 Voltios, el secundario del transformador deberá tener una tensión en c.a. no menor a los 9 voltios, quedando este valor muy ajustado (recordar que el valor pico el el secundario es: Vp = 1.41 x Vrms = 1.41 x 9 = 12.69 Voltios). Si se toman en cuenta las caídas de tensión en las diferentes etapas (bloques) de la fuente de poder, posiblemente ya no se puedan obtener los 12 voltios esperados. En este caso se escogería un transformador con una tensión en el secundario de 12 voltios c.a.. Con esta tensión en c.a. se obtiene una tensión pico: Vp = 1.41 x 12 = 16.92 voltios. - El rectificador convierte la señal anterior en una onda de corriente continua pulsante, y en el caso del diagrama, se utiliza un rectificador de 1/2 onda (elimina la parte negativa de la onda.) - El filtro, formado por uno o más condensadores (capacitores), alisa o aplana la onda anterior eliminando el componente de corriente alterna (c.a.) que entregó el rectificador. Los capacitores se cargan al valor máximo de tensión entregada por el rectificador y se descargan lentamente cuando la señal pulsante del desaparece. Ver el diagrama anterior y proceso de descarga de un condensador - El regulador recibe la señal proveniente del filtro y entrega una tensión constante sin importar las variaciones en la carga o del voltaje de alimentación. - Los transformadores se utilizan para disminuir o elevar voltajes de corriente alterna. - Los rectificadores están formados por diodos y se utilizan el proceso de transformación de una señal de corriente alterna a corriente continua, permitiendo el paso o no de los semiciclos de ondas de corriente alterna. - Los filtros, pueden ser de varios tipos y se utilizan para eliminar los componentes de C.A. no deseados. - Los reguladores son un grupo de elementos o un elemento electrónico.
REGULADORES DE VOLTAJE
Un regulador de tensión (a veces traducido del inglés como Regulador de Voltaje) es un dispositivo electrónico diseñado con el objetivo de proteger aparatos eléctricos y electrónicos delicados de variaciones de diferencia de potencial (tensión/voltaje), descargas eléctricas y "ruido" existente en la corriente alterna de la distribución eléctrica. Los reguladores de tensión están presente en las fuentes de alimentación de corriente continua reguladas, cuya misión es la de proporcionar una tensión constante a su salida. Un regulador de tensión eleva o disminuye la corriente para que el voltaje sea estable, es decir, para que el flujo de voltaje llegue a un aparato sin irregularidades. Esto, a diferencia de un "supresor de picos" el cual únicamente evita los sobre voltajes repentinos (picos). Un regulador de voltaje puede o no incluir un supresor de picos.
Necesidad de regulación La tensión que llega a las tomas de corriente de los hogares, no es adecuada, en general, para alimentar los aparatos electrónicos, ya que es una tensión cuyo valor y sentido de circulación cambia periódicamente. La mayoría de los circuitos electrónicos necesitan una tensión de menor amplitud y valor continuo en el tiempo.
Reguladores integrados Hoy en día es más común encontrar en las fuentes de alimentación reguladores integrados, normalmente son componentes muy parecidos a los transistores de potencia, suelen tener tres terminales, uno de entrada, un común o masa, y uno de salida, tienen una capacidad de reducción del rizado muy alta y normalmente sólo hay que conectarles un par de condensadores. Existen circuitos reguladores con un gran abanico de tensiones y corrientes de funcionamiento. La serie más conocida de reguladores integrados es la 78XX y la serie 79XX para tensiones negativas. Los de mayor potencia necesitarán un disipador de calor, este es el principal problema de los reguladores serie lineales tanto discretos como integrados, al estar en serie con la carga las caídas de tensión en sus componentes provocan grandes disipaciones de potencia.
FUENTE VARIABLE DUAL DE 1.2V A 30V, 1 AMPERIO Con este circuito se puede construir una fuente de poder variable con la que se puede obtener cualquier voltaje entre los 1.2 voltios y los 30 voltios. Esta fuente es regulada, lo que indica que puede mantener un voltaje estable en la salida ante variaciones del voltaje de entrada y las condiciones de la carga. La regulación se hace a través de los circuitos integrados LM317 y LM337 que pueden manejar corrientes de hasta 1 Amperio. Para corrientes mayores se pueden utilizar el regulador positivo LM350 o LM338 de 3 y 5 amperios y el regulador negativo LM337 de 3 amperios.
FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO La entrada de la fuente es el primario del transformador, que puede ser a 110v o 220v de corriente alterna dependiendo del lugar . El transformador por ser reductor, entrega 24 voltios simétricos en el secundario. Este voltaje se lleva a un puente rectificador de onda completa formado por los cuatro diodos, los condensadores de 1000uF forman el circuito de filtrado que se encarga de suavizar la señal. Se puede utilizar condensadores de mayor capacitancia para mejorar el factor de rizado. Los componentes restantes conforman la etapa de regulación, y se encargan de establecer el voltaje de salida y de eliminar al máximo el voltaje de rizado.
Los condensadores de 1uF son del tipo tantalio y su función primordial es la de minimizar el rizado. El voltaje de salida se ajusta por medio de los potenciometros de 2K, se recomiendan que sean lineales, para que así el voltaje de salida tenga una relación directa con la posición del eje del potenciometro. Los diodos D5 y D6 protegen al circuito integrado cuando los bornes de salida se ponen accidentalmente en cortocircuito.
FUENTE DUAL, VARIABLE DE 1.2V A 30V, 1 AMPERIO Gracias a la simetría de esta fuente, una versión simple se 1.2 a 30V positivos solo consiste en hacer el lado positivo de la fuente dual, como se muestra en el diagrama.
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Esta fuente dual anterior, es sólo para alimentar cargas con R muy alta (lo cierto es que hasta un led tumba el voltaje). Para mejorar el desempeño podemos desarrollar el siguiente arreglo: Este circuito no necesita mayor explicación, se trata de una fuente simétrica regulada variable, que puede proporcionar hasta 15VDC por sección (-15 y +15), o hasta 30VDC en conjunto, para un consumo de hasta 2A, pero con algunos cambios puede modificarse para proporcionar hasta 5A** (o incluso más). Los transistores Q1 y Q2 deben se montados en disipadores térmicos, al igual que los integrados LM317 y LM337T que utilizan encapsulado TO220.
Componentes: T1 - Transformador con primario adecuado para la red eléctrica (110 o 220V) y
secundario de 15+15 para 2A. ** IC1 - Circuito Integrado LM317 (ECG956) IC2 - Circuito Integrado LM337T (ECG957) Q1 - Transistor TIP3055 Q2 - Transistor TIP2955 Q3 - Transistor BC548 o similar Q4 - Transistor BC558 o similar D1 al D4 - Diodos 1N5804 o similares. ** D5 y D6 - LEDs C1 y C2 - Condensadores electrolíticos 4700uF 35V ** C3 al C6 - Condensadores de 0.1uF (100nF) 50V R1 y R2 - Resistencias de 1000 ohms 1/2W R3 y R4 - Resistencias de 220 ohms 1/2 W R5 y R6 - Resistencias de 0.5 ohm 5W ** R7 y R8 - Resistencias de 470 Kohms 1/2W P1 y P2 - Potenciómetros de 5000 ohms ** Modificaciones para 5A: T1 - Transformador con primario adecuado para la red eléctrica (110 o 220V) y secundario de 15+15 para 5A. D1 al D4 - Diodos 1N5809 o similares. C1 y C2 - Condensadores electrolíticos 10000uF 35V R5 y R6 - Resistencias de 0.22 ohm 10W Colaboración de Adolfo Conde (whaffo @ hotmail.com , whaffo @ yahoo.com) para: Comunidad Electrónicos www.comunidadelectronicos.com
