Fuente de 12VDC con zener y transistores

INTRODUCCION.- Esta fuente de voltaje permite obtener una salida de aproximadamente 11.4 voltios con un porcentaje de variación muy pequeño para una gran variedad de cargas.

Esta introducción con circuitos recortadores con diodos semiconductores, para seguir con las disposiciones básicas para la realización de una fuente de alimentación regulada, incluyendo desde el transformador de entrada hasta la carga a alimentar.

OBJETIVO GENERAL.- Diseñar e implementar la fuente a partir de elementos disponibles en el mercado con el fin de realizar un control de fase en voltaje .Dicha fuente estará destinado a realizar pruebas en el laboratorio .

OBJETIVO ESPECIFICO .- Transformar de AC a CC.

TEORIA GENERAL.-

TEORIA DE LA FUENTE.-

DIAGRAMA GENERAL.-

SIMBOLOGIA.-

Los Diodos ZENER.- permite el paso de un voltaje determinado. Se usan en los circuitos que necesitan diversos voltajes, para evitar hacer una fuente para cada voltaje. El diodo zener siempre va acompañado de una resistencia, llamada Resistencia de polarización del zener (RZ).

El diodo zener se coloca en paralelo, mientras que la resistencia va en serie, antes del zener. Esto se calcula, restando del voltaje total de la fuente, el voltaje del diodo zener, y este resultado lo dividimos entre los miliamperios de consumo del circuito que vamos a alimentar. Es de notar que si el circuito consume más de 40 miliamperios (0.04 amp), se recomienda colocar un transistor a la salida del zener para quitarle trabajo a este y evitar recalentamiento del zener o de la resistencia.

Diferentes símbolos esquemáticos de un diodo zener

Los Diodos rectificadores .- El ánodo equivale a la pata de entrada de la corriente o señal, y el cátodo, a la salida de corriente o señal. Los diodos se consiguen en diferentes tamaños, lo que representa también su potencia. Entre más grandes, soportan más corriente. Al comprarlos se piden en vatios que equivale a la cantidad de voltios y amperios que pueden soportar.

RESISTENCIAS.-

TRANSISTOR 2N3904

INGENERIA

DIAGRAMA DE BLOQUE PARA CADA ETAPA.-

El puente de diodos como protector ala entrada DC de un aparato

Otro proyecho que le podemos sacar al un Puente de diodos es usarlo como protector de polaridad. ¿Qué quiere decir esto?Si observamos los circuitos que se alimentan con baterías, vemos que tienen en su entrada de alimentación un signo más y un signo menos. Esto determina la

polaridad con que debemos conectar la batería al aparato. Si la conectamos al revés de cómo nos dice el dibujo, lo más seguro es que el aparato se dañe.

FUENTE RECTIFICADORA.-

La posición e interconexión de los diodos en el puente de diodos, obligan a la corriente alterna a viajar por los diodos, separando los semiciclos positivos de los semiciclos negativos, para luego ser rectificados por un condensador. El voltaje AC, al ser convertido en voltaje DC, se incrementa en 1.4141 que es la raíz de 2.

ESPECIFICACIONES

el rectificador con puente de diodos, como se aprecia en la figura 3.9, está formado por cuatro diodos. A esta conexión especial se la conoce como puente de Graetz o puente de diodos y, al conectar cuatro diodos en vez de dos es más costosa que el montaje anterior. También habríamos de tener en cuenta el mayor número de agujeros en la placa, el mayor espacio ocupado, mayor números de soldaduras, un índice de fallo de la placa mayor al aumentar el número de componentes, etc. Su mejor ventaja sería una tensión inversa soportada por el circuito mucho mayor y, en realidad, las soldaduras tampoco serían tantas, ya que en muchas ocasiones, esta interconexión de diodos se adquiere encapsulada sólo con cuatro terminales externos. Aunque estas valoraciones y la decisión final a adoptar, la mayoría de las veces, no

son electrónicas sino económicas, sobre todo cuando el número de unidades a fabricar es elevado.

3.6 Filtrado por condensador La forma de onda del rectificador de media onda o de onda completa, también llamada, onda pulsatoria, posee un valor medio o de corriente continua bajo. Con esta etapa de filtrado por condensador se elevará el valor medio de la tensión obtenida con el rectificador, disminuyendo consecuentemente el valor de la tensión eficaz de la onda. A la señal eficaz resultante se le conoce como rizado. Con etapas posteriores se tratará de disminuir más aún este valor. Idealmente debería desaparecer por completo, y conseguir de este modo una señal continua perfecta. Por diferentes motivos, preponderantemente económicos, esto no es viable en la práctica.

Sabemos que la corriente en un condensador está definida por la ley de conservación de la carga

O bien de esta otra forma

Mediante esta ecuación podemos calcular el valor del condensador adecuado para un determinado nivel de rizado residual o nivel de tensión pico-pico no rectificada de una onda alterna, denominado ΔVpp, esto lo obtendremos del arreglo de la ecuación

El circuito utilizado para el filtrado por condensador es el siguiente. Como se observa está compuesto de una etapa rectificadora, vista en el apartado anterior, más la de filtrado.

En el gráfico de la figura 3.12, podemos observar los valores de la señal Vcc y la tensión en valor eficaz de la señal filtrada por un condensador, que tienen un valor de

CALCULOS.-

Valores calculadosRL min: R VZ / Vi-VZ = (470 Ω) (12.8V) /12V-6.8V= 319.6 / 5.2= 470.46 ΩVR: Vi-VZ=18V-6.2V=12.2VIR:VR/R=5.2V/470=0.11A=110.63mAIZ máx.: PZ/VZ=500mW/6.8V=73.52mA=.173A IL min: IR-IZ=.11A-.073A=.037A=37mARL máx.: VZ/IL min=6.8V/.037A=183.78 Ω

Valores medidosVoltaje del transformador: 14.3vacVoltaje de VR: 3.0 vdcVoltaje de VL: 6.3 vdcVoltaje del zener: 11.3vdcVoltaje de entrada: 14.58 vdc

Material utilizado:*transitor 2n3055* Transformador 14.5v* 4 diodos rectificadores* Resistencia de 470 Ω* Capacitor de 33000 nf* Capacitor de 0.1 µf* Diodo zener 6.8v 500mW* Cable telefónico

Desarrollo de la práctica:En este circuito primero se calcularon los valores necesarios para realizar el circuito:RL min: R VZ / Vi-VZ = (47 Ω) (6.8V) /12V-6.8V= 319.6 / 5.2= 61.46 ΩVR:Vi-VZ=12V-6.8V=5.2VIR: VR/R=5.2V/47Ω=.11A=110.63mAIZ máx.: PZ/VZ=500mW/6.8V=73.52mA=.073A IL min: IR-IZ=.11A-.073A=.037A=37mARL máx.: VZ/IL min=6.8V/.037A=183.78 Ω

Después se conecto un diodorectificador a cada uno de los cables positivos del transformador para rectificar la corriente de alterna a directa. Después se puso en serie una resistencia de 47Ω, luego se conectaron en paralelo uncapacitor de 470 µf, un diodo zener de 6.8V y una resistencia variable que se calculo entre 62 Ω hasta 183 Ω, la resistencia que se utilizo fue una de 470 Ω.

Después de conectar el circuito se midierondistintos valores con el multimetro:Voltaje del transformador: 14.3 vacVoltaje de VR: 6.0 vdcVoltaje de VL: 8.3 vdcVoltaje del zener: 12.3vdcVoltaje de entrada: 14.58 vdc

CURVA CARACTERISTICAS.-

EL RECTIFICADOR CON PUENTES DE DIODOS. RECTIFICADOR DE ONDA COMPLERA. está formado por cuatro diodos. A esta conexión especial se la conoce como puente de Graetz o puente de diodos y, al conectar cuatro diodos en vez de dos es más costosa que el montaje anterior.

Filtrado por condensador

La forma de onda del rectificador de media onda o de onda completa, también llamada, onda pulsatoria, posee un valor medio o de corriente continua bajo. Con esta etapa de filtrado por condensador se elevará el valor medio de la tensión obtenida con el rectificador, disminuyendo consecuentemente el valor de la tensión eficaz de la onda. A la señal eficaz resultante se le conoce como rizado.

Como se muestra, durante el tiempo t2, es el condensador el que aporta la corriente a la carga.

APLICACIÓN DEL DIODO ZENER.- como se muestra, los datos de la corriente por el diodo zener y la resistencia de carga difieren poco de los cálculos teóricos

Para las tensiones en el condensador y salida del circuito igualmente se obtiene valores muy similares a los calculados teóricamente

CONCLUCION.-El diodo tipo zener se coloca polarizado en inversa en la fuente y este solo conduce cundo se a superado la tensión de ruptura , que es la tensión a la que dicho diodo regula , es decir , que es la tensión que mantendrá en sus terminales .Además del voltaje al que regula el zener hay que conocer la potencia máxima que este puede disipar y con ello sabremos la corriente máxima que puede soportar el diodo zener . La corriente la conseguimos dividiendo la potencia entre el voltaje del diodo zener