FUENTES DE PODER REGULADAS

2007

REGULADOR DE TENSIN BSICO SERIE

ANLISIS FUNCIONAL El ms utilizado de los de los reguladores de tensin, es el regulador tipo serie. El transistor es la etapa de control y RL es la carga, mientras que el diodo zener alimentado a travs de R, del transistor y su corriente de base, suministra una tensin constante de referencia aplicada a la base del transistor. Al aumentar por cualquier razn la corriente consumida por la carga IL, la tensin VL sube e incrementa el valor de VBE llevando el emisor a un potencial ms positivo con respecto a base. Por tanto la polaridad directa base-emisor se reduce y la corriente de colector disminuye, disminuyendo as la corriente de carga IL. Se ve que a un aumento de la corriente IL, corresponde un efecto de control que tiende a hacer disminuya el valor de IL. Existe entonces un efecto de compensacin o de regulacin.

El circuito detector de error, del regulador, acta sobre la caracterstica base-emisor del transistor del circuito haciendo que de esta forma se regule el flujo de la corriente que circula por la carga RL. CIRCUITO EN BLOQUE DE UN REGULADOR SERIE A continuacin se presenta una descripcin en bloques de este circuito, en l se destacan la: etapa de controletapa de muestreodetector de error amplificador de error

El circuito de control, generalmente es un transistor con colector comn o emisor comn. El circuito de referencia de tensin requiere de una fuente constante que acte como tensin de referencia, que en este caso es un diodo zener. El amplificador de error, es un bloque que tambin lo realiza el mismo transistor, el cual amplifica lo que se conoce como tensin de error, la que controla la base del transistor y regulando as el flujo de corriente del colector del transistor. Tambin el transistor realiza el control, al asumir las variaciones de tensin que se pueden provocar por la tensin de lnea o por el consumo de corriente de la carga. La regulacin lograda por este circuito es pobre y se puede incrementar aumentando la ganancia del amplificador de error o realimentando el circuito.

CARACTERSTICAS ELCTRICAS DEL CIRCUITO BSICO DEL REGULADOR TRANSISTORIZADO SERIE I = IR + IC I Vi = VCE + VL i R = IB + Iz I = IR + IL Vi = VCB + Vz i IL IC IE Vi = (IR x R) + Vz VL = Vz - VBE IL= VL /RL

EJEMPLO DE DISEO: (propuesto) Para el circuito de la figura, determine los parmetros elctricos del circuito, seleccione que diodo zener se debe utilizar y que transistor, basado en los siguientes datos: DATOS: Vi=28 V VZ=18.65 V VBE=0.65 V =120 RL=20 R=470

REGULADOR DE TENSIN SERIE REALIMENTADOUna fuente de tensin regulada, utiliza normalmente un circuito automtico de control, que detecta, prcticamente de un modo instantneo las variaciones de tensin y las corrige automticamente. En general un sistema de control requiere de las siguientes etapas: 1. ETAPA DE REFERENCIA Para determinar si una magnitud ha variado se precisa de una referencia, que deber ser lo ms estable posible ( batera, diodo zener). 2. ETAPA DE MUESTREO Su misin es detectar las variaciones de tensin que se producen en la salida. (divisor de tensin)

3. ETAPA COMPARADORA Su finalidad es comparar, en todo momento, las tensiones de referencia con las de muestra, que pretendemos controlar. (amplificador operacional, amplificador diferencial). 4. ETAPA AMPLIFICADORA DE ERROR La tensin de error que no es ms que la diferencia entre la muestra y la referencia, puede presentar un nivel de tensin pequeo que no sea capas de accionar la etapa de control. En este caso se debe de amplificar. ( amplificador transistorizado) 5. ETAPA DE CONTROL Como su nombre lo indica controla las variaciones de tensin y contrarresta las variaciones producidas en la salida (transistor en zona lineal). Asume las variaciones de tensin producidas por efecto de la carga o por efecto de la lnea o red.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Una fraccin de la tensin de salida Vo, es comparada con la tensin de referencia Vr. Si la tensin de muestra Vm es igual a la tensin de referencia Vr la etapa de control no acta. Si la tensin de muestra Vm es menor que la tensin de referencia Vr, el elemento de control debe reducir su cada de tensin en sus extremos. Si la tensin de muestra Vm es mayor que la tensin de referencia Vr, la cada de tensin en el elemento de control ha de aumentar.

DIAGRAMA EN BLOQUEREGULADOR DE TENSIN REALIMENTADO

ETAPA DE MUESTRA La etapa de muestra, suele ser por lo general un simple divisor de tensin resistivo, con un pequeo ajuste, conectado en la salida de la fuente. Se ha de procurar que la corriente que consume esta etapa sea mucho menor que la consumida por la carga, con el fin de que la tensin de muestra Vm sea proporcional a Vo.- CIRCUITO DE MUESTRA

Por tanto la tensin de muestra se encuentra determinada por: (1 - ) x P +R2 Vm = ------------------ x Vo R1 + P + R2 ETAPA DE REFERENCIA La etapa de referencia proporciona una tensin constante Vr para un amplio margen de corriente.

Por lo general, esta etapa se encuentra compuesta por un diodo Zener, conectado al comparador de tensin y alimentado por un divisor resistivo.

CIRCUITO DE REFERENCIA

Dentro del circuito de referencia, ha de procurarse que I2 >> IC. Las variaciones de tensin de salida, afectan a la tensin de referencia de la siguiente forma: Vo = I2 x R2 + Vr Vo = I2 x R2 + Vr Pero : Vr = rz x I2 Reemplazando se tiene: Vr rz = ---------- Vo rz + R2 ___

Por tanto es conveniente, que la resistencia del Zener (rz) sea lo ms pequea posible, es decir que rz=0 lo cual implica que Vr=Vz independiente de Iz. ETAPA COMPARADORA La seal de salida en la etapa comparadora, ha de ser proporcional a la discrepancia entre la tensin de la etapa de muestra Vm, y la tensin de la etapa de referencia Vr. CIRCUITO COMPARADOR

Para el circuito de la figura, si la tensin de salida Vo aumenta, tambin aumenta la tensin VBE, lo que implica que la corriente de colector IC ser mayor. Por tanto la tensin de salida estar dada por: R1 + P + R2 Vo = ( VBE + Vr) ---------------- P1 + R2 AMPLIFICADOR DE ERROR Esta etapa no es ms que un amplificador de acoplo directo, en muchos casos constituido por un solo transistor. Su finalidad es elevar la seal de error, procedente del comparador, a un nivel suficiente para atacar el elemento de control. Su ganancia ha de ser, la adecuada, a veces basta con la ganancia que entrega el transistor comparador.

ETAPA DE CONTROL Es la etapa bsica de toda fuente regulada, su misin es interpretar la seal de error, procedente del comparador a travs de un amplificador de continua y a su vez corregir las variaciones de la tensin de salida VoCIRCUITO DE CONTROL

Si la tensin de salida Vo tiende a aumentar, la seal de error ha de ejercer sobre el transistor una accin tal que haga disminuir el Vo, contrarrestando el efecto inicial. CIRCUITO REGULADOR SERIE CON REALIMENTACIN

CARACTERSTICAS ELCTRICASRa Ra + Rb ALc mn = + 1 ALc mx = + 1 Rb + Rc Rc VRbRc = VBE + Vz Vo = ALc ( Vz + VBE) Vo IL= Vo = Iabc ( Ra + Rb + Rc) RL VRbRc Iabc = Rb + Rc

DISEO DE UN REGULADOR REALIMENTADO Para el circuito de la figura y en base a los datos entregados, determine los parmetros elctricos de ste, cuando Rb est en la mitad de su valor. DATOS: Vi= 18v R1= 860 R2= 2.7 K Vz= 6.2 v Ra= 270 Rb= 120 Rc=470 RL= 4.7 Q1= 68 Q2= Q3= 120 VBE= 0.68 v.

Fuentes de Poder Reguladas

DESARROLLO 1. Clculo de ganancia mxima.- 380 ALc mx = + 1 = 1 , 8 ALc = 1 , 8 470 2. Clculo de la tensin de salida Vo mxima.- Vo = 1 , 8 x ( 6 , 2 + 0 , 68 ) Vo = 12 , 4 v 3. Clculo de la corriente por el divisor de realimentacin: 6 , 88 Iabc = Iabc = 13 mA 530

4. Clculo de la tensin tpica de salida Vo: 3 Vo = Iabc ( Ra + Rb + Rc ) 13 10 ( 270 + 120 + 470 ) Vo = 11 , 2 v 5. Clculo de corriente por la carga RL: 11 , 2 IL = IL = 2 , 4 A IC 1 = 2 , 4 A 4 , 7 6. Clculo de la corriente de base de Q1 : IC 1 2 , 4 IB 1 = IB 1 = IB 1 = 35 , 3 mA 1 68

C.I. Monolticos reguladores de tensin fija. En la actualidad existen pastillas de circuito integrado(C.I.), que funcionan como reguladores de tensin. Esto representa una gran ventaja frente a los circuitos discretos en cuanto a menor precio, menores dimensiones, mayor fiabilidad, diseo ms sencillo y gran versatilidad. Existen reguladores monolticos con tensiones de salida de apenas unos voltios hasta algunos kilovoltios, y con elementos externos la corriente puede alcanzar varias decenas de amperios. El circuito regulador monoltico es sustancialmente ms complejo que uno con elementos discretos. Esta mayor complejidad se debe al hecho de que es relativamente fcil aadir diodos y transistores en un chip monoltico, para realizar con ms precisin y fiabilidad las funciones, sin aumentar significativamente su coste. La tensin de salida puede ser fija o variable, estando en este ltimo caso controlada por elementos externos.

Clasificacin general C.I. reguladores. Los reguladores de tensin comunes se clasifican en general por el nmero de terminales o pins del integrado, por el tipo de tensin de salida (fija o variable, positiva o negativa) y por la intensidad mxima de salida: Regulador de tensin de tres terminales: Regulador de tensin fijo: - Regulador de tensin de salida positiva. - Regulador de tensin de salida negativa. Regulador de tensin variable: - Regulador de tensin de salida positiva. - Regulador de tensin de salida negativa. Reguladores de tensin de ms de tres terminales.

Parmetros fundamentales C.I. reguladores. Los parmetros que caracterizan a los reguladores integrados y que aparecen generalmente en las hojas de caractersticas del fabricante son: Mxima y mnima tensin de entrada. La mxima tensin de entrada es aquella que puede aplicarse entre el terminal de entrada (INPUT, vase figura) y el de masa (COMMON) en funcin de la mxima disipacin de potencia sin deteriorar el dispositivo. Como se puede observar en la tabla, la tensin de entrada mxima (Input Voltage, max) para la serie LM78L00 es de 35 Vdc. Como veremos este parmetro va ligado a la intensidad mxima que puede de suministrar el circuito.

Figura Contenedor TO-220AB La mnima tensin de entrada es aquella con la que se garantiza la estabilidad de la tensin de salida, es decir mantiene la regulacin de lnea (concepto que veremos ms adelante.) En la tabla podemos ver que la tensin mnima de entrada (Input Voltage, min) vara en funcin de la tensin de salida (Output voltage), mantenindose 1.70 Vdc por encima de esta ltima.

Input InputOutput Base Part Package No. Of Voltage, Voltage, Output Voltage Current, Number Type Pins min (in max (in (in Volt) max Volt) Volt) LM78L05 SOIC, TO-92 8, 3 6.70 35 100 mA 5 LM78L09 TO-92 3 10.70 35 100 mA 9 LM78L12 SOIC, TO-92 8, 3 13.70 35 100 mA 12 LM78L15 SOIC, TO-92 8, 3 16.70 35 100 mA Tabla Extracto de caractersticas de la serie LM78L00 de National Semiconductor. Sin embargo, en general, en los datos tcnicos proporcionados por los fabricantes, se indica la mnima diferencia de tensin entre la entrada y la salida E/S para que el regulador funcione adecuadamente, en ingls Dropout voltage (4), que en general es de aproximadamente 2 Vdc.

Mxima corriente de salida. Es la mxima corriente que puede suministrarse sin que la tensin de salida disminuya o el integrado sufra daos. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la corriente mxima disponible disminuye con el aumento de la tensin de entrada. Esto se hace para limitar automticamente la mxima potencia disipada a un valor prcticamente constante. Es decir, tensin de entrada, corriente mxima de salida y potencia son tres parmetros que estn ntimamente relacionados. Los lmites, que dependen del dispositivo, varan entre 100 mA. y de 0,5 A. a 0,6 A. para corrientes bajas. De 1 A a 1,5 A para los ms corrientes, como los de las series A7800 y LM340 u otros equivalentes, hasta llegar a 10 A. para reguladores de corrientes elevadas. Para el LM78M05 la mxima corriente de salida es de 500 mA. Hemos de tener en cuenta tambin que el tipo de encapsulado (plstico, metlico, etc.) influye en la mxima intensidad de salida que se puede obtener.

Input No. Input Output Output Base Part Voltage, Package Type of Voltage, min Current, Voltage (in Number max (in Pins (in Volt) max Volt) Volt) TO-220, TO-252, LM78M05 3 7.20 35 500 mA 5 TO-39 LM78M12 TO-220, TO-39 3 14.50 35 500 mA 12 LM78M15 TO-220, TO-39 3 17.60 35 500 mA 15 Tabla Extracto de caractersticas de la serie LM78M00 de National Semiconductor. Nota: Casi todos los C.I. reguladores estn protegidos contra corrientes demasiado altas y/o cortocircuitos. Rechazo al rizado. (Ripple rejection.) El rizado es una ondulacin superpuesta a la tensin continua. Por otro lado, se entiende por rechazo, la capacidad de reducir la influencia que produce esta fluctuacin de la tensin de alimentacin sobre la salida. El rechazo al rizado se expresa en decibelios y va desde 40 dB para las

tensiones ms elevadas (30 dB en los casos ms desfavorables), a 65 dB para las ms bajas como 5 y 6 V., e incluso a 80 dB y ms en los circuitos reguladores de elevadas prestaciones. Para traducir los valores de este parmetro a valores comprensibles, la cifra en decibelios debe dividirse por 20 y el resultado emplearlo como exponente de 10, obtenindose as el nmero de veces que queda atenuado el valor de la tensin de rizado con respecto al de la entrada. Dicha frmula es: R salida 20 log = XdB R entrada XdB A = 20 A atenuacin = 10

Todo lo dicho es vlido tanto para las variaciones lentas, como las debidas a variaciones de la tensin de la red. Base Part Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units Number f = 120 Hz LM78L05AC Vin / Vout Ripple Rejection 47 62 dB 8V Vin 16V f = 120 Hz LM78L09AC Vin / Vout Ripple Rejection 38 44 dB 15 V Vin 25 V f = 120 Hz LM78L12AC Vin / Vout Ripple Rejection 40 54 dB 15 V Vin 25 V f = 120 Hz LM78L15AC Vin / Vout Ripple Rejection 37 51 DB 19 V Vin 28 V f = 120 Hz LM78L62AC Vin / Vout Ripple Rejection 40 46 DB 10 V Vin 20 V Tabla Extracto de caractersticas de la serie LM78L00AC de National Semiconductor.

Tolerancias de la tensin de salida. Muchas veces es til saber cules son las tolerancias de los valores nominales de las tensiones de salida de los reguladores de tres terminales. En general, se indican las tensiones mxima y mnima. Sin embargo, como se trata de dar una informacin de carcter general, es preferible dar valores porcentuales, que son independientes de los valores nominales y que varan, segn la familia de dispositivos, entre 2% y 5%. En nuestro caso la tolerancia de la tensin de salida de la serie LM78L00AC es del 5% dentro del rango de temperaturas de trabajo. Deriva de la tensin de salida. Se entiende por deriva, la variacin que sufre la tensin de salida, principalmente por dos causas: la temperatura y el envejecimiento. La primera causa, la temperatura, contribuye aproximadamente en un 0,01%/C, o sea que por cada grado centgrado de aumento de la temperatura del circuito integrado, la tensin de salida aumenta un 0,01%. Como puede observarse, el porcentaje de la deriva es bajo, pero no hay

que olvidar que, durante el funcionamiento, se pueden pasar de disipaciones prcticamente nulas a picos considerables, lo que puede producir variaciones de temperatura de varias decenas de grados. Base Part Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units Number mV/ LM78L05AC Vout / T Average Output Iout = 5 mA -0.65 Voltage Temp. C mV/ LM78L09AC Vout / T Average Output Iout = 5 mA -0.9 Voltage Temp. C mV/ LM78L12AC Vout / T Average Output Iout = 5 mA -1.0 Voltage Temp. C Tabla Extracto de caractersticas de la serie LM78L00AC de National Semiconductor.

La segunda causa, el envejecimiento, depende de la tensin nominal de salida y est comprendida entre 20 y 100 mV, aumentando con dicha tensin nominal. Mxima potencia disipable. Los fabricantes suministran grficos que indican la mxima potencia disipable en funcin de la temperatura del dispositivo y de la resistencia trmica del disipador si se utiliza, o bien la mxima potencia absoluta, con y sin disipador. Nota: Casi todos los C.I. reguladores tienen un sensor trmico que los protege de excesivas temperaturas debidas a la disipacin de potencia, es lo que se conoce como parada trmica. Como indicador general, puede decirse que la potencia mxima est comprendida entre 0.5 y 0.6 W para los reguladores con cpsulas de plstico TO-92 (vase figura), 2 W para los del tipo TO-220, y 3 W para

las cpsulas TO-3, todos sin disipador. Con disipadores se llegan hasta 15 W para las TO-220 y a 25 W para las TO-3. TO-220 TO-3 TO-92 Figura Algunos tipos de encapsulado para reguladores de tres terminales.

Naturalmente, es el proyectista el que debe elegir, si es necesario, el disipador adecuado, estableciendo el oportuno compromiso entre coste, volumen ocupado, estabilidad de la tensin de salida y la mxima temperatura del dispositivo, que es conveniente no sea superior en ningn caso a +125C. Este dato se puede ver en las dos grficas (figura) que se muestran a continuacin:

Figura Mxima potencia de disipacin en funcin de la temperatura ambiente y resistencia trmica del disipador. Caractersticas tpicas de la serie LM78L00 de National Semiconductor. Nota: El valor de la resistencia trmica tpica para los contenedores es: - TO-39 Contenedor H: Rth(J-C) = 26 C/W, Rth(J-A) = 120 C/W - TO-92 Contenedor Z: Rth(J-C) = 60 C/W, Rth(J-A) = 230 C/W

Regulacin de linea. Es la variacin que experimenta la tensin de salida cuando vara la tensin de entrada del regulador. En la tabla siguiente tabla podemos observar algunos valores. Base Part Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units Number 7 V Vin 20 V 18 75 LM78L05AC Vout Line regulation mV 8 V Vin 20 V 1054 11.5 V Vin 24 V 100 200 LM78L09AC Vout Line regulation mV 13 V Vin 24 V 90150 14.5 V Vin 27 V 30 180 LM78L12AC Vout Line regulation mV 16 V Vin 27 V 20110 17.5 V Vin 30 V 37 250 LM78L15AC Vout Line regulation mV 20 V Vin 30 V 25140 Tabla Extracto de caractersticas de la serie LM78L00AC de National Semiconductor.

Regulacin de carga. (Load regulation.) Es la variacin que experimenta la tensin de salida cuando vara la carga. En la tabla siguiente tabla podemos observar algunos valores. Base Part Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units Number 1 mA Iout 0.1 A 20 60 LM78L05AC Vout Line regulation mV 1 mA Iout 40 mA 530 1 mA Iout 0.1 A 20 90 LM78L09AC Vout Line regulation mV 1 mA Iout 40 mA 1045 1 mA Iout 0.1 A 30 100 LM78L12AC Vout Line regulation mV 1 mA Iout 40 mA 1050 1 mA Iout 0.1 A 35 150 LM78L15AC Vout Line regulation mV 1 mA Iout 40 mA 1275 Tabla Extracto de caractersticas de la serie LM78L00AC de National Semiconductor.

Corriente de reposo y variacin de la corriente de reposo. Es la corriente de reposo que circula por el terminal de masa o comn. Podemos ver algunos valores representativos en la tabla. Base Part Symbol Parameter Min Typ Max Units Number LM78L05AC IQ Quiescent Current 3 5 mA LM78L09AC IQ Quiescent Current 2 5.5 mA LM78L12AC IQ Quiescent Current 3 5 mA LM78L15AC IQ Quiescent Current 3 5 mA Tabla Extracto de caractersticas de la serie LM78L00AC de National Semiconductor.

Se define tambin otro parmetro que es la variacin de la corriente de reposo (Quiescent Current Change) con la tensin de entrada y con la intensidad de salida. Base Part Symbol Parameter Conditions Min Typ Max Units Number 8 V Vin 20 V 1.0 Quiescent LM78L05AC IQ MA Current Change 1 mA Iout 40 0.1 mA 11.5 V Vin 24 1.5 Quiescent V LM78L09AC IQ MA Current Change 1 mA Iout 40 0.1 mA 16 V Vin 27 V 1 Quiescent LM78L12AC IQ MA Current Change 1 mA Iout 40 0.1 mA 20 V Vin 30 V 1 Quiescent LM78L15AC IQ MA Current Change 1 mA Iout 40 0.1 mA Tabla Extracto de caractersticas de la serie LM78L00AC de National Semiconductor.

Reguladores de tres terminales. Hoy da, en el mercado, podemos encontrar una extensa gama de reguladores de tensin integrados. Dentro de sta, los reguladores de tres terminales son muy populares debido a su simplicidad y fcil aplicacin. El esquema de un regulador de voltaje de tres terminales se muestra en la figura. Figura Esquema de un regulador tipo de tres terminales.

Caractersticas principales de los reguladores de tres terminales. Estas unidades se disean para salidas de tensin fija y para corrientes inferiores a 5 A. Estos C.I. encuentran su mejor aplicacin en tarjetas de regulacin. La distribucin de reguladores, para cada salida de las tarjetas tiene varias ventajas frente a un nico regulador de voltaje centralizado. Varios reguladores de tres terminales con salidas de 1 A son ms baratos de fabricar o comprar, que un regulador con salida de varios amperios. La corriente desde un regulador centralizado tiene que circular por una gran cantidad de resistencias y bobinas para llegar hasta la placa a la cual estaba destinada la corriente. Esto afectar notablemente al valor del voltaje de carga. Caractersticas: Tensin de salida regulada: Es el voltaje que viene especificado por el fabricante para cada modelo en particular. Diferencia mnima de tensin entre la entrada y la salida: El voltaje de entrada no regulado debe ser como mnimo mayor a la suma del voltaje de salida regulado y la mnima diferencia de tensin E/S, en ingls dropout voltage.

Corriente mxima de salida: La corriente de salida puede variar entre cero y un valor mximo. Sin embargo, si el montaje no se hace de manera que se asegure la eliminacin del calor generado, el C.I. puede llegar al valor para el cual se produce la parada trmica. La aparicin de dicha parada depende del voltaje de entrada, del voltaje de salida, de la temperatura ambiente y de la corriente de salida. A menos que utilicemos un disipador adecuado, no podremos obtener la mxima corriente de salida del regulador integrado. Proteccin contra sobrecarga trmica: El C.I. tiene un sensor de temperatura interno. Cuando el C.I. se calienta demasiado (normalmente entre 125C y 150C) la unidad dejar de funcionar. La corriente de salida caer y permanecer as hasta que el regulador se refrigere significativamente. Aunque esto no proporciona una verdadera proteccin contra cortocircuitos, el regulador de tres terminales puede, si el calor disminuye adecuadamente, soportar un cortocircuito sin daarse.

Circuito equivalente a un regulador de tres terminales. Figura Circuito equivalente de un regulador tipo de la serie BA17800T/FP de Rohm.

REGULADORES DE TENSIN INTEGRADOS DE TRES TERMINALES El avance en el campo de la integracin en la electrnica, han permitido disponer en el mercado de unos elementos que se incorporan en un nico encapsulado, componentes necesarios para conseguir una buena regulacin de tensin, con unos pocos elementos exteriores. Son muchos los tipos de reguladores de tensin existentes en el mercado, solo analizaremos los reguladores de tres terminales de la familia LM-78xx, LM-79xx y la serie de los ajustables LM-3xx. Estos reguladores de tensin integrados se encuentran en dos tipos de encapsulados TO-220 y TO-3, segn la disipacin de potencia. Por su alta complejidad, no se analiza el esquema de circuito interno, pero s su diagrama en bloques.

CARACTERSTICAS ELCTRICAS DEL FABRICANTE CODIGO REEM. CARACT. Vo Io Vi Vi PD. CAPS. E.C.G. MX MN MX W. V A V V LM-7805 ECG-960 I.C. POS. 5,0 1,0 7,0 35 15 TO-220 LM-7812 ECG-1914 I.C. POS. 12 1,5 14,1 35 15 TO-3 LM-7918 ECG-959 I.C. NEG. 18 1,0 -20 -35 15 TO-220 LM-317 ECG-956 IC.POS.AJ. 1,2-37 1,5 3,7 40 15 TO-220 LM-338 ECG-935 IC.POS.AJ. 1,2-32 5,0 2,45 35 50 TO-3

CIRCUITO EN BLOQUE DEL REGULADOR INTEGRADO

FUNCIN DE CADA BLOQUE CIRCUITO DE ARRANQUE: Es un circuito de proteccin que inhibe la salida del regulador cuando la tensin de entrada no supera a lo menos en dos volts la tensin nominal de salida. GENERADOR DE CORRIENTE: Proporciona una corriente constante a la etapa de referencia, independiente de la entrada y de la salida. ETAPA DE REFERENCIA: Mantiene una tensin constante entre sus extremos, envindola al amplificador de error. AMPLIFICADOR DE ERROR: Compara la tensin de referencia con una tensin de muestra que proviene del divisor de tensin de la salida, el resultado es amplificado y enviado a la etapa de control.

ETAPA DE CONTROL: Recibe la seal proveniente del amplificador de error con la cual vara su cada de tensin interna en funcin de dicha seal. Es el elemento que soporta la diferencia de tensin entre Vi y Vo nominal. PROTECCIN TRMICA: Es un circuito de proteccin contra cortocircuitos; si la corriente de salida supera cierto nivel, desconecta automticamente el elemento de control, interrumpiendo la corriente de salida.- PROTECCIN DE SOBRECARGA: Protege el elemento de control cuando el regulador se desconecta, permitiendo el paso de la corriente inversa que de otra forma daara a dicho elemento.-

CIRCUITO TPICO CON REGULADOR INTEGRADO FIJO FUNCIONAMIENTO: En el esquema del circuito de la figura, se entrega a la entrada del regulador Integrado una tensin continua VCC, pero con rizado que no es estable o constante. Dicho regulador integrado mantiene en la salida, la tensin constante o regulada en un valor fijo. El condensador C2 no es necesario como estabilizador, es una simple proteccin contra pequeas seales variable para que no pasen a la carga RL.-

DISEO: Para el circuito de la figura y con los datos entregados, determine las caractersticas elctricas para la seleccin de un regulador. DATOS: C1 = 2200 F, C2 = 100 nF, relacin de tranformacin RV: 26, 2:1 , Vp = 220 v, RL = 12 , Io = IL = 500 mA.-

DESARROLLO : 1. Clculo de la tensin secundaria del transformador VS: Vp 220 220 RV = 26 , 2 = VS = VS = 8 , 4 v VS VS 26 , 2 2. Clculo del VCC de entrada al regulador: Vcc = VS 2 Vcc = 8,4x1,41 Vcc = 11,84 V = Vcc=12V 3. Clculo del voltaje en la carga VL = Vo: Vo = IL RL Vo = 0 , 5 12 Vo = 6 v

4. Clculo de la tensin que soporta en sus extremos el regulador fijo: V REG = VCC - Vo V REG = 12 - 6 V REG = 6 v 5. Eleccin del regulador: TENSIN DE REGULACIN = 6 Volts CORRIENTE MXIMA = 0,5 Amperes POTENCIA DISIPADA = 3,0 Watts REGULADOR SELECCIONADO = LM - 7806

REGULADOR DE TENSIN INTEGRADO DE TRES TERMINALES AJUSTABLE

Como su nombre lo indica, ste es un regulador de tensin integrado de res terminales, que presenta el divisor resistivo de la etapa de realimentacin por el exterior del chip.- Este divisor que extrae la muestra de tensin, se encuentra en paralelo con la salida, por tanto al variar una de las resistencias, y la otra mantenerla fija, se pueden obtener diferentes valores de voltaje en los extremos de la carga RL.- Como se mostr al principio en un cuadro resumen de caractersticas elctricas entregadas por el fabricante, los reguladores integrados de tres terminales, pueden variar su tensin de salida entre 1,25 V y 37 V, para una capacidad mxima de corriente que va de 1A a 5A aproximadamente.-

El condensador C2 acta como supresor de seales transitorias que pueden afectar la tensin en la carga. R2 est representado por la resistencia variable P. CARACTERSTICAS ELCTRICAS : 1. La tensin en la salida puede estar determinada por: Vo = ( IR 1x R 1 ) + ( IR 2 R 2 ) 2. La corriente IR2 ser: IR 2 = I 3 + IR 1 Pero como: IR1>>I3 IR2=IR1.-

3. Por tanto la tensin de salida Vo se puede determinar: Vo = IR 2 ( R 1 + R 2 ) Vo = IR 1 ( R 1 + R 2) 4. El fabricante entrega como dato la tensin entre los terminales 2 y 3 llamada de referencia y es constante. V.REF.= 1, 25 Volts 5. Por ltimo podemos en forma general, determinar la tensin de salida, en base a la siguiente frmula: 1 , 25 Vo = ( R 1 + R 2) R1

CIRCUITO DE UN REGULADOR INTEGRADO AJUSTABLE

DISEO: Para el circuito de la figura y en base a los datos entregados, determine en forma analtica, distintos voltajes de salida para algunas posiciones del potencimetro P, con sus respectivos consumos de corriente en la carga. Tambin, las distintas potencias: potencia suministrada, potencia disipada por el chip y potencia utilizada en la carga. DATOS: VCC = + 30 V, R1 = 250 , R2 = 5 K, RL = 45

DESARROLLO ETAPA I: 1.- Clculo de VO1 para R2 = 5 k: 2.- Clculo de IO1 para R2 = 5 k:

3.- La tensin en los extremos del chip (pines 1 y 2) ser: 4.- La potencia suministrada para R2 = 5 k: 5 .- La potencia til en la carga para R2 =5 k: 6 .- La potencia disipada en el integrado ser:

ETAPA II: 7 .- Clculo de V02 para R2 =2 k: 8 .-Clculo de IO2 para R2 =2 k: 9 .- Clculo de la tensin en los extremos del integrado (pines 1y 2 ):

10.- Clculo de la potencia suministrada para R2 =2 k: 1 1.- Clculo de la potencia til: 12.- Clculo de la potencia disipada:

7. Clculo de la corriente de base de Q2; como la base de Q1 est conectado con el emisor de Q2 IB1 = IE2 =IC2, por tanto: 8. Por efecto de las dos cadas de tensin VBE1 y VBE2 la tensin en el extremo inferior de R2 ser: Por tanto la corriente por R2 ser:

9. La corriente IR2 se divide en la corriente de base de Q2 y la corriente de colector de Q3, pero la corriente de base de Q2 se conoce, esto nos lleva a calcular la corriente de colector de Q3: 10. Clculo de la corriente de base de Q3: 11. Clculo de la corriente por R1:

12. Clculo de la corriente zener: 13. Clculo de la tensin VCE1: 14. Clculo de la potencia entregada o suministrada: 15. Clculo de la potencia utilizada por la carga RL:

16. Clculo de la potencia disipada: