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8/17/2019 FUENTE REGULABLE DE VOLTAJE 0 A 20V Y 2A.docx
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FUENTE REGULABLE DE VOLTAJE
I. Introducción La corriente alterna es la más usada en la actualidad por su
fácil distribución, pero muchos de los componentes electrónicos que
usamos necesitan de corriente continua para su funcionamiento. Es por
ello que es necesaria la fuente de alimentación.Ésta es capaz de transformar la corriente alterna (220v o 0v en
al!unos pa"ses# a corriente continua a trav$s de procedimientos que se
e%plicaran más adelante.Las caracter"sticas de una fuente alimentación son distintas
dependiendo del uso que se le va&a a dar as" como ase!urar la
estabilidad del circuito. Es por eso que e%isten sin n'mero
de fuentes alimentación on distintos dise)os orientados a diferentes
usos & e%plicaremos una de todo ese !rama*e de fuentes que e%isten.+n parámetro de la corriente el$ctrica a tener en cuenta a la hora de
traba*ar con las fuentes de alimentación es la potencia. or esta 'ltima
vamos a entender a aquella ener!"a que consume un elemento durante
se!undo. La unidad de medida empleada es el -att, cu&a si!la es - &
pronunciada tambi$n como vatio. Este nombre se le dio en honor al
inventor e in!eniero mecánico escoc$s ames -att (/1 34# & la
misma forma parte tambi$n del 5istema 6nternacional de 7edidas.
II. OBJETIVOS
http://www.monografias.com/trabajos10/riel/riel.shtml#corrhttp://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtmlhttp://www.monografias.com/Salud/Nutricion/http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/formulac/formulac.shtml#FUNChttp://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/formulac/formulac.shtml#FUNChttp://www.monografias.com/Salud/Nutricion/http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos32/sistema-internacional-medidas/sistema-internacional-medidas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtmlhttp://www.monografias.com/Salud/Nutricion/http://www.monografias.com/trabajos13/mapro/mapro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/formulac/formulac.shtml#FUNChttp://www.monografias.com/trabajos11/coele/coele.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/formulac/formulac.shtml#FUNChttp://www.monografias.com/Salud/Nutricion/http://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos32/sistema-internacional-medidas/sistema-internacional-medidas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/riel/riel.shtml#corr
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2.. onocer todos los componentes que se utilizan en una fuente de re!ulación
variable.
2.2. oner en práctica todo lo hecho en clase.
2.. 5aber el uso de cada componente & sus respectivas caracter"sticas.
2.8. 9prender a simular circuitos electrónicos.
III. MARCO TEÓRICO
III.1. DIAGRAMA DE BLOUES DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN
:ásicamente, una fuente de tensión consta de 8 partes;
•
El transformador • ircuito rectificador • ircuito de filtro•
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III.! . EL TRANSFORMADOR
ermite aumentar o disminuir el volta*e & la intensidad de una corriente alterna
de forma tal que su producto permanezca constante (&a que la potencia que se
entre!a a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin p$rdidas, tiene que
ser i!ual a la que se obtiene a la salida# manteniendo la frecuencia (10 >z#.
>a& que aclarar que los transformadores solamente son capaces de traba*ar
con corrientes alternas, por lo que nos vamos a encontrar que tanto la tensión
de entrada como la de salida serán siempre alternas.
?"sicamente, la construcción del transformador es mu& sencilla. @a a constituir
de un n'cleo de hierro (usado con el fin de que las l"neas del campo
ma!n$tico que se cree queden encerradas en $l# al cual se le van a hacer dos
enrollados de alambres. 9 uno de ellos (por donde entra la corriente# se le va a
conocer por primario & al otro (por donde sale la corriente &a transformada# por
secundario. 9mbos van a estar hechos con alambre aislado con la diferencia de
que el aislamiento del secundario no suele estar preparado para tensiones
altas.
http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tradi/tradi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/metalprehis/metalprehis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#cahttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#cahttp://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tradi/tradi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/metalprehis/metalprehis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#cahttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtml#ca
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Los enrollados son completamente independientes por lo que vamos a ver que
la ener!"a el$ctrica se transmite del primario al secundario haciendo uso del
principio de inducción electroma!n$tica a trav$s del n'cleo. La corriente que
circula por el enrollado primario va a inducir una corriente ma!n$tica a trav$s
del n'cleo de hierro del transformador. La fuerza de dicha corriente será
directamente proporcional a la cantidad de vueltas (llamadas espiras# del
enrollado primario.
Aos vamos a encontrar con que en el enrollado secundario el proceso es
inverso. 9qu" el ma!netismo presente en el n'cleo de hierro del transformador
va a !enerar una corriente alterna en dicho enrollado, cu&a tensión tambi$n
será directamente proporcional al n'mero de espiras del mismo.
5e puede hacer la prueba de acercar un imán a un transformador para sentir
como vibra. Esto se debe a que la corriente ma!n$tica del n'cleo, al i!ual que
la corriente de los enrollados del transformador, es alterna.
omo se e%plicó anteriormente, la tensión de salida de un transformador va a
!uardar una estrecha dependencia con la tensión de entrada as" como con el
n'mero de vueltas o espiras de ambos enrollados. Esta relación la podemos
e%presar a trav$s de cualquiera de la si!uiente fórmula;
V 1
V 2=
n1
n2… ec 1
=onde @ & @2 son las tensiones (e%presadas en voltios# de entrada & salida
respectivamente. A representa la cantidad de espiras del enrollado primario &
A2 las del secundario.
ara saber que tensión de salida nos dará un transformador, podemos despe*ar
la ecuación anterior;
B ec 2
Esto trae como consecuencia que estemos en presencia de un transformador
reductor. 5i, por el contrario, se diese el caso de que A2CA entonces la
tensión del secundario será ma&or que la del primario & estaremos en
presencia esta vez de un transformador elevador.
uando a un transformador real se le hace circular una corriente por su
enrollado primario, va a suceder que una peque)a porción de su campoma!n$tico !enerado escape del n'cleo de hierro. En muchos casos se suele
http://www.monografias.com/trabajos13/genytran/genytran.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/elme/elme.shtml#induccionhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/riel/riel.shtml#corrhttp://www.monografias.com/trabajos13/genytran/genytran.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/elme/elme.shtml#induccionhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos12/magne/magne.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/riel/riel.shtml#corr
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introducir una modificación a dicha fórmula con el fin de que arro*e un resultado
lo más e%acto posible.
5i lo que conocemos es la tensión de salida del transformador & necesitamos
hallar la tensión de entrada que sea capaz de producir la misma, despe*amos &
obtenemos;
Bec
En ocasiones nos vamos a encontrar con transformadores confeccionados por
otros fabricantes, como por e*emplo, el si!uiente;
En estos casos vamos a conocer la relación de transformación entre la tensión
de entrada & la de salida pero no tendremos información de la cantidad de
espiras de nin!uno de los dos enrollados. En tales circunstancias podremoshallar la relación e%istente entre las espiras de dichos enrollados.
>asta ahora solamente se ha hablado de la relación de la tensión presente en
el transformador, sin embar!o, e%iste tambi$n una relación entre la intensidad
de la corriente que circula por cada uno de los distintos enrollados del mismo.
Esta la podemos representar como;
B ec 8
=onde 6 es la intensidad de la corriente presente en el enrollado primario & la
del secundario es representada por 62. 5e puede apreciar como ambas
intensidades de la corriente tambi$n van a depender del n'mero de las espiras
pero esta vez, de forma inversamente proporcional.
5i quisi$ramos calcular la intensidad de corriente que circula por el enrollado
primario, pudi$ramos despe*ar en (8# & obtener;
http://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtml
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Bec D
Esta fórmula nos ser"a de mucha utilidad tambi$n, a la hora de calcular un
"u#i$%& con el ob*etivo de ser usado a la entrada del transformador.
eniendo el valor de la corriente del enrollado primario podemos determinar
qu$ tipo de fusible ser"a factible usar. ara esto debemos esco!er uno que
ten!a un valor al menos un 0F ma&or que el resultado.
5er"a bueno hacer notar aqu" que siempre que se va&a a seleccionar o a
construir un transformador, la intensidad de la corriente que este sea capaz de
entre!ar, tendrá que ser siempre ma&or que la que consumirá el circuito que se
desea alimentar.
III.' . EL RECTIFICADOR
El rectificador es el encar!ado de convertir la tensión alterna que sale del
secundario del transformador en tensión continua. =ebido a esto va a estar
ubicado a la salida del mismo & lo vamos a poder encontrar de tres formas o
confi!uraciones básicas distintas, las cuales son;
• 7edia onda.• Gnda completa con derivación central.• Gnda completa.
uando se le suministra tensión alterna a la entrada de un rectificador & no
e%iste nada conectado a su salida de tensión continua, se dice que está
traba*ando en vac"o. uando a dicha salida se le conecta al!'n equipo se dice
que funciona en car!a.ara realizar la función de rectificación de la corriente se va a hacer uso del
diodo semiconductor. El s"mbolo del diodo es el si!uiente;
Este componente electrónico (considerado como discreto# es el dispositivo
semiconductor más sencillo que e%iste & lo podremos encontrar, prácticamente
en cualquier circuito electrónico. El diodo va a conducir cuando la tensión de su
http://www.monografias.com/trabajos4/costo/costo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/costo/costo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/objetivos-educacion/objetivos-educacion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml
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ánodo sea ma&or que la de su cátodo. @a a permitir la circulación de corriente
entre sus terminales en un determinado sentido, mientras que la va casi que
anular en el sentido contrario. El sentido permitido va a ser de ánodo a cátodo &
podemos ver como la flecha de su s"mbolo lo indica. E%ternamente puede
presentársenos de muchas maneras, por e*emplo;
uando un diodo está conduciendo va a e%istir una diferencia entre la tensión
que entra por el ánodo & la que sale por el cátodo. Gcurrirá una ca"da detensión que estará entre los 0./ & voltios & pudiera ser ma&or en dependencia
de la corriente que est$ circulando por $l. En resumen se puede decir que por
cada diodo que se encuentre conduciendo en un momento determinado
ocurrirá una perdida apro%imada de voltio en lo que respecta a la tensión de
pico.
La fabricación del diodo es mu& sencilla. La misma ocurre cuando se unen
dos materiales semiconductores con caracter"sticas opuestas que, se!'n sean
estas, se les denomina material & material A.
Los materiales de tipo A se van a caracterizar por tener impurezas que a!re!an
electrones libres. or otro lado, los materiales de tipo presentan impurezas
que carecen de electrones, o sea, están compuestos por HhuecosH (en al!unas
literaturas se les nombra tambi$n como Hla!unasH#. uando se unen de
forma f"sica, estos dos materiales, se forma lo que se conoce como *untura
A. Es precisamente en este momento de la fabricación donde se produce el
fenómeno de la difusión.
La difusión provoca que los electrones & los huecos cercanos a la unión
(*untura A# crucen de un lado para el otro & se instalen, cada uno, en la zona
contraria. Este movimiento va a estar sucediendo hasta que la *untura adquiera
un ancho determinado & que es considerado como un semiconductor homo!$neo & estabilizado.
http://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/propiedadmateriales/propiedadmateriales.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/semi/semi.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtml
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asemos ahora a ver detalladamente la implementación del diodo
semiconductor en cada una de las distintas confi!uraciones de rectificadores.
III.'.1 R&cti"ic(dor d& )&di( ond(
Este constitu&e el más sencillo de todos & !eneralmente se usa sólo para
aplicaciones de ba*a corriente o de alta frecuencia. omo se puede apreciar en
el si!uiente esquema, en el mismo se va a hacer uso solamente de un diodo.
9qu" se ha puesto la resistencia
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económico. odo esto se debe a que solamente hace uso de dos diodos,
presentando as", menos impedancia.
omo se puede observar en el esquema anterior, este dise)o necesita de un
transformador con cone%ión suplementaria en la mitad del enrollado
secundario. La forma de la onda !enerada en el punto es i!ual a la que se
obtiene en un rectificador de puente de diodos. Las se)ales de tipo alterna
sinusoidal tomadas en los puntos & 2 presentan las formas si!uientes;
=ebido al desfasa*e de las tensiones en los puntos & 2 nunca ambos diodos
podrán conducir a la vez. uando la tensión en sea positiva (en 2 es
ne!ativa# habrá ma&or tensión en el ánodo de = que en su cátodo provocando
que este diodo conduzca. or el contrario, cuando la tensión en 2 sea positiva
(en es ne!ativa# ocurrirá lo mismo con el diodo =2. En este modelo de
rectificador solamente va a conducir un diodo cada vez.
El V(%or *ro)&dio d&% +o%t(,& d& #(%id( es;
Vprom=2Vp
π
El +o%t(,& d& #(%id( será;
Vsal=Vsec
2−0.7V
El +o%t(,& d& *ico in+&r#o será;
PIV =2Vp (sal )+0.7V
III.'.' R&cti"ic(dor d& *u&nt& d& ond( co)*%&t(
Es este el más utilizado & su esquema electrónico es el si!uiente;
http://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtml
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5e puede apreciar cómo se combinan los cuatro diodos para obtener una
tensión de salida, aunque todav"a no va a ser estable. En la misma ima!en se
puede ver la onda de salida que se produce en el punto .
uando la entrada de corriente alterna que entra al rectificador es positiva, los
diodos =2 & = conducen provocando que el rizado de la onda de salida sea
i!ual a la de la entrada. En el caso contrario, cuando la tensión de entrada es
ne!ativa, conducen = & =8, de esta forma se invierte la tensión de entrada &
provoca que el rizado de la onda sea i!ual a la forma anterior & vuelva a ser
positiva
En este rectificador de puente siempre van a estar conduciendo dos diodos a la
vez (se dice que conducen dos a dos# por lo que, en este caso, la tensión de
pico (@ma%# de la salida será de 2 voltios menor que la de la entrada. 9unque
la p$rdida aqu" sea ma&or que en el modelo de media onda elaborado con un
solo diodo, el dise)o de puente con cuatro diodos posee mucho me*or
rendimiento.
Esta forma de rectificar es tan com'n que muchos fabricantes van a ofertar
estos diodos preparados &a en un solo componente llamado puente
rectificador. Es por eso que los podremos encontrar en el mercado de muchas
formas, dise)os & caracter"sticas diferentes, por e*emplo;
@an a presentar cuatro terminales, dos para la entrada de tensión alterna
proveniente del transformador & dos para la salida de la tensión rectificada (uno
para el positivo & otro para el ne!ativo#. 5e puede apreciar en los e*emplos
http://www.monografias.com/trabajos13/mercado/mercado.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/mercado/mercado.shtml
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anteriormente mostrados que estos encapsulados van a tener marcas que
identifican cada terminal, estas pueden ser;
I ara las dos entradas de tensión alterna.
J ara la salida positiva.
ara la salida ne!ativa.
El uso de estos puentes rectificadores, como alternativa al uso de cuatro
diodos, se hace mu& factible &a que van a ocupar menos espacio en las placas
impresas. En el caso de que el puente ven!a dise)ado para soportar !randes
corrientes, va a venir preparado además para ser montado en un disipador
de calor .
>emos podido ver, en los diferentes esquemas que muestran las formas
de ondas ori!inadas por el osciloscopio, como la tensión del rectificador que
lle!a a la car!a (en estos circuitos representada por la resistencia
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omo se puede ver en la fi!ura, dos diodos siempre están en serie con el
resistor de car!a, tanto durante los semiciclos positivos como durante los
semiciclos ne!ativos. 5i estas ca"das de diodo se toman en cuenta, el volta*e
de salida es;
Vp (sal )=Vp ( sec )−1.4V
III.'.'.! Vo%t(,& d& *ico in+&r#o
5upon!a que = & =2 están polarizados en directa & e%amine el volta*e en
inversa a trav$s de = & =8. 5i = & =2 se visualizan como cortos (modelo
ideal#, se puede ver que = & =8 tienen un volta*e de pico inverso i!ual al
volta*e del secundario pico. omo el volta*e de salida es idealmente i!ual alvolta*e secundario
PIV =Vp(sal)
5i las ca"das de los diodos polarizados en directa se inclu&en, el volta*e de pico
inverso a trav$s de cada diodo polarizado en inversa en función de @p (sal# es;
PIV =Vp (sal )+0.7V
III.0 EL FILTRO
La ma&or parte de los equipos electrónicos necesitan una verdadera tensión
continua, siendo la misma aquella donde la ma!nitud de @ma% sea constante
en todo momento (similar a la que es producida por una bater"a#. ara lo!rar
esto se usa la etapa de filtrado.
La etapa de filtrado más sencilla & por ende, más com'n con la que nos vamos
a encontrar en la ma&or"a de los casos es el condensador a la entrada.
Los condensadores (tambi$n conocidos por el nombre de capacitores# son
componentes electrónicos cu&a construcción es mu& simple, &a que los mismos
van a estar formados por dos placas metálicas de determinado tama)o
separadas a una cierta distancia por un material aislante o diel$ctrico
(sustancia esta que es mala conductora de la electricidad & que presenta
la propiedad de amorti!uar la fuerza de un campo el$ctrico que la atraviese,
puede ser aire, mica, papel, aceite, cerámica, etc.#.
El s"mbolo con que es representado en los planos electrónicos es el si!uiente;
http://www.monografias.com/trabajos/compelectropas/compelectropas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/factorpotencia/factorpotencia.shtml#comohttp://www.monografias.com/trabajos14/factorpotencia/factorpotencia.shtml#comohttp://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/electmag/electmag.shtml#CAMPOhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/obtencion-aceite/obtencion-aceite.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ladrillocolomb/ladrillocolomb.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/compelectropas/compelectropas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/factorpotencia/factorpotencia.shtml#comohttp://www.monografias.com/trabajos10/nofu/nofu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/romano-limitaciones/romano-limitaciones.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/electmag/electmag.shtml#CAMPOhttp://www.monografias.com/trabajos/aire/aire.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/obtencion-aceite/obtencion-aceite.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/ladrillocolomb/ladrillocolomb.shtml
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La capacidad del condensador solamente va a depender de forma
directamente proporcional del área de las placas e inversamente proporcional
de la separación e%istente entre las mismas.
En cuanto a tecnolo!"as de fabricación, se puede decir que e%iste una !ran
variedad en lo que a capacitores se trate. =entro de esta enorme !ama
podremos encontrar los llamados electrol"ticos, los cuales son los de ma&or
capacidad. Estos deben su nombre a que la capa aislante entre las placas se
fabrica de un papel absorbente humedecido con ácido electrol"tico. =urante la
fabricación se les hace circular una corriente el$ctrica entre sus placas para
crear una reacción qu"mica que producirá una capa de ó%ido sobre las placas
metálicas, constitu&endo este, el verdadero diel$ctrico del capacitor. En la
fi!ura si!uiente podemos ver detalladamente la estructura interna e%plicada
anteriormente, as" como e*emplos del aspecto e%terior de dos capacitores
electrol"ticos.
omo se puede apreciar, este capacitor es polarizado, en estos casos su
representación en los planos electrónicos se realiza con al!uno de los
si!uientes s"mbolos;
En la ima!en anterior se observa cómo es identificado cada terminal polarizado
del capacitor electrol"tico con un ras!o diferente. 9unque en estos e*emplos
http://www.monografias.com/Quimica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtmlhttp://www.monografias.com/Quimica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/signos-simbolos/signos-simbolos.shtml
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presentados se ha a)adido el si!no positivo, en muchos planos no se inclu&e
este & se de*a su identificación solamente por el dise)o del !ráfico.
ara la construcción del filtro en cuestión, lo 'nico que se tendr"a que hacer es
a)adir un condensador electrol"tico en paralelo a la salida de la etapa
rectificadora, o sea, paralelo a la entrada de la car!a, de esta forma;
9unque se ha querido usar para ilustrar este e*emplo el modelo de rectificador
de puente de diodos, es bueno se)alar que este m$todo de filtrado es válido
para todos los demás modelos e%plicados anteriormente. La diferencia de usar
uno u otro se pudiera refle*ar en el rizado de la onda obtenida.
En estos casos el condensador se va a car!ar con una tensión
apro%imadamente i!ual a la tensión de pico del enrollado secundario deltransformador, &a que habr"a que tener en cuenta la ca"da que producen los
diodos.
ara rizados de ondas menores se recomienda usar otro tipo de filtrado,
incluso incluir un estabilizador.
III.0.1 Vo%t(,& d& rio
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=onde Vr ( pp# es el volta*e de rizo pico a pico & V = es el valor de cd
(promedio# del volta*e de salida del filtro. 7ientras más ba*o es el factor de rizo,me*or es el filtro. El factor de rizo puede reducirse incrementando el valor del
capacitor del filtro o incrementando la resistencia de car!a.
9 la hora de seleccionar el capacitor se debe tener en cuenta no solo
el valor de su capacidad sino tambi$n la tensión para la que fue dise)ado.
uando es usado un capacitor en una tensión mucho menor que para la que
fue hecho, está casi sin polarización de corriente continua. Este hecho provoca
el deterioro de la capa de ó%ido & la consecuente falla del circuito en el que
est$ insertado. En caso contrario, o sea, que sea usado en tensiones ma&ores
de las que puede soportar, puede provocar incluso la e%plosión del capacitor.
5e pueden presentar al!unos casos donde este tipo de filtrado tan sencillo no
sea suficiente & tendremos que darnos a la tarea de construir otro haciendo uso
de al!unos componentes electrónicos adicionales.
9nti!uamente era mu& com'n encontrar lo que se llama filtros pasivos
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+na de las desventa*as con las que nos vamos a encontrar a la hora de utilizar
el filtro
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un re!ulador de volta*e a la salida de un rectificador filtrado & mantiene un
volta*e (o corriente# de salida constante pese a los cambios de la entrada, la
corriente en la car!a o la temperatura. El filtro de entrada con capacitor reduce
el rizo de entrada al re!ulador a un nivel aceptable. La combinación de un
capacitor !rande & un re!ulador de volta*e a&udan a producir una e%celente
fuente de alimentación. La ma&or"a de los re!uladores son circuitos inte!rados
& tienen tres terminales; una de entrada, una de salida & una de referencia (o
a*uste#. rimero se filtra la entrada al re!ulador con un capacitor para reducir el
rizo a 0F. El re!ulador reduce el rizo a una cantidad despreciable.
9demás, la ma&or"a de los re!uladores cuentan con una referencia de volta*e
interno, protección contra cortocircuitos & circuitos de interrupción t$rmica.
Están disponibles en una variedad de volta*es, incluidas salidas positivas &
ne!ativas, & pueden ser dise)ados para salidas variables con un m"nimo de
componentes e%ternos. "picamente, los re!uladores de volta*e proporcionan
una salida constante de uno o más amperes de corriente con un alto rechazo a
los rizos. Los re!uladores de tres terminales dise)ados para volta*es de salida
fi*os requieren sólo capacitores e%ternos para completar la parte de re!ulación
de la fuente de alimentación. El filtrado se realiza por un capacitor de !ran valor
entre el volta*e de entrada & tierra. +n capacitor de salida (por lo !eneral de 0.
u? a .0 u?# está conectado de la salida a tierra para me*orar la respuesta
transitoria.
El circuito re!ulador se encar!a de reducir el rizado de la onda as" como de
proveer una tensión de salida con la ma!nitud e%acta que se desee. 9
continuación se presenta el esquema de una fuente re!ulada;
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Esta es de construcción mu& fácil a la vez que presenta buena eficiencia en su
funcionamiento. Es recomendable tener cuidado con los cortocircuitos, &a que
puede da)arse el transistor N2.
9unque el dise)o & construcción de estos re!uladores de tensión no es
una tarea dif"cil, vamos a poder encontrar en el mercado una variedad enorme
de ellos inte!rados en un solo encapsulado. Entre los que podemos encontrar,
están aquellos que presentan tres terminales.
III.2.1 R&3u%(dor "i,o# d& t&n#ión *o#iti+( d& %( #&ri& 4566
Los re!uladores de tensión representantes de esta serie pueden ser
encontrados con diferentes formas o tipo. +na forma mu& com'n la constitu&en
los encapsulados que pueden verse a continuación;
El G220 es mu& usado tambi$n en transistores & variados circuitos
inte!rados. Aormalmente se puede ver con tres terminales o HpatasH, aunque
se fabrican tambi$n de dos, cuatro, cinco e, incluso, siete terminales. Estos'ltimos suelen ser lar!os debido a que son dise)ados para
la tecnolo!"a throu!h hole, en donde los componentes atraviesan la placa de
circuito impreso. uede notarse en este modelo, que tiene la caracter"stica de
poseer el reverso metálico con la presencia de un a!u*ero utilizado para
atornillar este dispositivo electrónico a al!'n disipador de calor.
La distribución de sus terminales va a ser la si!uiente;
El =9O (del in!l$s discrete pacPa!in!# es un dise)o usado como tecnolo!"a
del monta*e superficial. Esta 'ltima se basa en la colocación de los
componentes electrónicos sobre la superficie misma del circuito impreso. Los
componentes que presentan estas caracter"sticas se denominan dispositivos
http://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/trans/trans.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/manual-ingles/manual-ingles.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/trans/trans.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/trabajos10/infoba/infoba.shtml#circuitohttp://www.monografias.com/Tecnologia/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/travent/travent.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/manual-ingles/manual-ingles.shtml
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de monta*e superficial, tambi$n conocidos por las si!las 57= (del
in!l$s 5urface 7ount =evice#.
Esta serie de re!uladores se caracteriza porque la tensión presente entre los
terminales 2 & (tierra & salida# es la indicada en H%%H. Es por eso que si
tenemos el re!ulador /30D, re!ulará a D@, el /32 lo hará a 2@ & as"
sucesivamente. E%isten re!uladores de esta serie para diferentes tensiones
como son; D, 1, 3, 4, etc. =e ah" que se denominen re!uladores fi*os, &a que
una vez fabricados para una tensión determinada, esta no se podrá variar. La
intensidad de la corriente capaz de ofrecer ante una demanda var"a se!'n las
letras intercaladas detrás de los dos primeros d"!itos, por e*emplo, tenemos
que;
• 4566 (sin letra#; 9
• 45L66; 0Q 9
• 45M66; 0QD 9
• 45T66; 9
• 45766; D 9 (h"brido#
• 4566; 0 9 (h"brido#
En el caso de los de la serie L7/3L%% los vamos a poder encontrar enencapsulado diferente, como lo es el G42. omo estos re!uladores van a
entre!ar corrientes mu& por deba*o de 9, no sufren calentamiento peli!roso &
no es necesaria su disipación. 6nmediatamente despu$s del nombre se les
incorpora un sufi*o, el cual puede ser H9H (para un JR DF# o HH (para un JR
0F#, que nos va a indicar el error má%imo en su salida o, como tambi$n se
suele llamar, la tolerancia.
9 la hora de traba*ar con esta serie de re!uladores tendremos que tener encuenta los si!uientes aspectos;
• La tensión de salida e%istente entre los terminales 2 & siempre será de
un valor fi*o, no variable, cu&a ma!nitud estará en dependencia del modelo que
se utilice.
• La corriente que entra o sale por el terminal 2 (com'n# es prácticamente
nula & no se tiene en cuenta a la hora de analizar el circuito de forma
apro%imada. 5e toma como referencia para el re!ulador.
http://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tole/tole.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tierreco/tierreco.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tole/tole.shtml
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• La tensión que entra por el terminal deberá ser siempre alrededor de 2
ó voltios superior a la que deberá salir por el terminal para ase!urar un
funcionamiento correcto.
•
Estos re!uladores poseen una protección total contra sobrecar!as &cortocircuitos en la salida.
Es posible hacer uso de dos de estos componentes para lo!rar fuentes que
entre!uen a su salida tensiones diferentes. @eamos el circuito si!uiente;
En el caso de que se requiera de valores de salida diferentes, bastar"a con
cambiar los re!uladores por otros que nos proporcionen las tensiones
deseadas. abe hacer el se)alamiento de que el re!ulador de ma&or tensión
ha& que ubicarlo de primero & que la diferencia de tensión entre este & el
se!undo tiene que ser como m"nimo de @. ambi$n se tiene que tener en
cuenta que la intensidad de la corriente que puede soportar este primer
re!ulador es la suma del consumo que se produzca en la primera tensión másla !enerada en la se!unda, & que la suma de ambas no puede superar 9, de
lo contrario, se da)ar"an los componentes. Es recomendable, no obstante,
montar ambos estabilizadores en disipadores de calor.
La potencia que van a tener que soportar estos componentes inte!rados va a
estar en estrecha relación con la ca"da de tensión (diferencia entre la tensión
de entrada & la de salida# & la intensidad de corriente consumida por la car!a.
La fórmula que nos permitirá calcular los vatios consumidos es la si!uiente;
P=(Vent −Vsal )∗ Isal
5upon!amos que tenemos el re!ulador L7/30D cu&a tensión de salida es de
D@ & se decide entrarle 0@ mientras que la car!a conectada a su salida va a
demandar 0,D9. El cálculo de la potencia consumida, quedar"a;
P=(10−5 )∗0.5=2.5w
Este cálculo es mu& importante a la hora de dise)ar una fuente de alimentación
&a sea desde el punto de vista electrónico o est$tico, debido a que de este
http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/consumo-inversion/consumo-inversion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/consumo-inversion/consumo-inversion.shtml
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resultado dependerá la confección del disipador de calor donde sea fi*ado el
inte!rado. >a& que tener en cuenta que la potencia que no sea consumida por
la car!a, será disipada en forma de calor por este 'ltimo. En el e*emplo anterior
supon!amos que en vez de 0@, aplicáramos solamente 3@ a la entrada.
5ustituimos & ser"a;
P=(8−5 )∗0.5=1.5w
@emos que ahora la potencia a soportar por el inte!rado es menor & por lo
tanto habrá menos disipación de calor, tra&endo como consecuencia que se
podrá disminuir el tama)o del disipador.
Las aplicaciones prácticas de estos componentes re!uladores de tensión son
mu& variadasIII.2.! R&3u%(dor "i,o# d& t&n#ión n&3(ti+( d& %( #&ri& 4866
Los e*emplares de esta serie son análo!os a los de la serie /3%%
e%cepto en la distribución de los terminales & en que la tensión de salida es
ne!ativa.
Esta serie de re!uladores se suele usar mucho en combinación con los de la
/3%% con el ob*etivo de suministrar tensiones sim$tricas. 5e dice que una
fuente de alimentación es sim$trica cuando va a ser capaz de suministrar una
tensión de J %% @oltios & otra de S %% voltios respecto a masa. ara esto se
utiliza un transformador con doble secundario i!ual al empleado en el
rectificador de onda completa con derivación central. 9 continuación se puede
ver un e*emplo del uso de esta combinación de re!uladores;
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ara que se ten!a una noción más clara de la cantidad de componentes
electrónicos que son incluidos dentro de estos peque)os encapsulados,
presentamos a continuación el esquema del re!ulador L7/40D (re!ula a D@#que viene en su ho*a de datos;
III.2.' R&3u%(dor (,u#t($%& d& t&n#ión *o#iti+( LM'14
Este inte!rado es capaz de proporcionar, en su salida, una tensión variable.
ara lo!rar esto, solamente basta con adicionarle al circuito una resistencia &
un potenciómetro. 9 continuación tenemos un esquema donde se observa la
distribución de los pines del L7/ as" como una de las diferentes formas en
que lo vamos a poder ver funcionando;
http://www.monografias.com/trabajos11/basda/basda.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/basda/basda.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/basda/basda.shtml
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5i a*ustamos el valor del potenciómetro (
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La tabla del esquema nos muestra los valores de cada una de las resistenciasas" como el volta*e que se obtendr"a con su empleo. ambiando las
resistencias e%puestas aqu" por otras de diferentes valores, se podrá modificar
los volta*es de salida de la fuente.
Esta serie de re!uladores L7/, al i!ual que los de la serie /3%% & /4%%,
poseen una protección total contra sobrecar!as & cortocircuitos en la salida.
iene la caracter"stica de que puede suministrar no más de ,D9 a la car!a
conectada en su salida.
III.2.0 R&3u%(dor (,u#t($%& d& *ot&nci( LM'29
Este inte!rado re!ulador tiene un funcionamiento e%actamente i!ual que el
L7/, con la diferencia de que es capaz, por s" solo, de suministrar 9 a la
car!a conectada a su salida.
En el caso de que quisi$ramos conse!uir más de 9 en la salida, se puede
recurrir al si!uiente circuito donde es utilizado un transistor para ampliar la
corriente de salida;
http://www.monografias.com/trabajos36/teoria-empleo/teoria-empleo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/teoria-empleo/teoria-empleo.shtml
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IV. DISE:O DE LA FUENTE REGULABLE DE VOLTAJE
ara nuestro caso hemos decidido elaborar una fuente con un volta*e
re!ulable, que va desde los 1.2 volts hasta los !9 volts. La intensidad de
corriente má%ima que suministrara la fuente será de ! amperes. or lo tanto, lapotencia má%ima que desarrollada por este, será de 4! Tatts.
9 continuación se detallara el circuito de la fuente re!ulable;
Esta fuente tiene los si!uientes dispositivos (empezando por la entrada
de volta*e#;
• +n interruptor • +n fusible• +n transformador reductor • +n puente de diodos• apacitores•
+n re!ulador de volta*e a*ustable•
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• El transformador debe tener una potencia superior a los /2 Tatts.• La relación de transformación va ser de 220R1 @.
eniendo en cuenta las especificaciones anteriores vamos a calcular las
corrientes;
o orriente del primario P ent = P sal= P
Vent ∗ Ient =Vsal∗ Isal
Vent ∗ Ient = P
220∗ Ient =72
Ient =0.33 A
o orriente del secundarioVsal∗ Isec= P
36∗ Isec=72
Isec=2 A
V.! Fu#i$%&
La dimensión del fusible se calcula con la corriente del primario & se aumentara
un 20 F para nuestro dise)o.
I fusible=0.33 A+0.33∗20
I fusible=0.39 A
La capacidad del fusible será de 0.8 9
V.' *u&nt& d& diodo#
El volta*e de salida del puente de diodos es;
V p ( sal )=V p (sec )−1.4V
9hora el volta*e pico del secundario es;
V p ( sec )=V rms (sec )∗√2
G sea;
V p ( sec )=36∗√2
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V p ( sec )=50.9V
Entonces el volta*e pico a la salida del puente de diodos será como;
V p ( sal )=50.9
−1.4
V
V p ( sal )=49.5V
9hora el volta*e promedio de salida en = es;
V prom=2∗Vp(sal)
π
V prom=2∗49.5π
V prom=31.5V
ara esco!er la capacidad de del puente de diodos tenemos que calcular el
volta*e & la corriente má%ima que circulara por cada diodo. ara ello vamos a
calcular el volta*e de pico inverso del diodo;
PIV =V p (sal )+0.7V
PIV =49.5V +0.7V
PIV =50.2V
ara nuestro dise)o aumentaremos un 20F más del PIV calculado.
→50.2V +20∗50.2
→60.24V
El puente de diodos a esco!er debe ser de 10 volts & 2 amperes de
capacidad.
V.0 "i%tro
El filtro a utilizar es un capacitor. 9hora vamos a calcular la capacitancia.ara determinar los valores correctos de los condensadores que serán
http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml
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utilizados en un rectificador de puente de diodos se utiliza lo que llaman la re!la
del 0F. 5e nombra as" &a que el rizado de la onda obtenida es de ese
porcenta*e. La fórmula para su cálculo es la si!uiente;
(riso=10 )→ C = 5∗ I f ∗Vsal
C = 5∗2
120∗49.5
C =1683.5uF
ara verificar estos resultados utilizamos las si!uientes formulas;
V r ( pp )= 1f ∗ Rl∗C
∗V p ( sal )
V CD=(1− 1
f ∗ Rl∗C )∗V p (sal )
r=V r ( pp )
V CD
ara ello necesitamos la car!a
Rl=V prom
Imax
Rl=31.5V
2 A
Rl=15.75
Ω
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V.2 R&3u%(dor d& +o%t(,& (,u#t($%&.
omo nuestro dise)o va suministrar una intensidad de 2 amperes, entonces
vamos a esco!er un re!ulador que cumpla con lo requerido.
LM'14. on un volta*e a*ustable desde . volts hasta / volts, & una
intensidad de corriente de hasta .D amperes como má%imo.
LM'29. La diferencia con el LM'14 es la corriente que conduce, hasta
amperes como má%imo.
or lo tanto para nuestro dise)o esco!emos el re!ulador de la serie LM'29.
9demás este va acompa)ado de 2 capacitores por lo !eneral de .0 u? & 0.
u? conectados a tierra.
V.= Ri#t&nci( > ot&nció)&tro?
5e colocaran una resistencia de 0 ohm & un potenciómetro de Pilo ohm.
VI. SIMULACIÓN < CONSTRUCCIÓN DE LA FUENTE REGULABLE DE
VOLTAJE
VII. CONCLUSIONESVIII. BIBLIOGRAFIA