Reguladores de Voltaje

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1 Reguladores de Voltaje J.I.Huircan Universidad de La Frontera December 3, 2012 Abstract Los reguladores permiten mantener el voltaje de la salida jo independiente de las variaciones de carga o ondulación de la entrada (ripple). Los reguladores pueden ser tipo serie o paralelo, con o sin realimentación. Pueden implementados usando componentes discretos e integrados. Los elementos más importantes del regulador serán la referencia (basada en un zener), usada para jar la salida y el transistor regulador que permitirá proveer la corriente. 1 Introduction La mayor parte de los dispositivos electrónicos requieren de voltajes continuos para operar. Las baterías son útiles pero tienen un tiempo de operación limitado. Otra opción consiste en generar la fuente de alimentación utilizando la red de 220 volts alterno (220 RMS). Esta tensión puede ser manipulada fácilmente usando un transformador y circuitos recti cadores, los que sumados a un dispositivo regulador proporcionan diferentes valores de tensión. En este artículo, se analizarán los reguladores más simples, los cuales se irán modi - cando hasta obtener con guraciones más complejas y mejoradas. En la parte nal se analizan los reguladores basados en circuitos integrados (CI). 2 Fuentes Reguladas El diagrama de bloques de un fuente estabilizada se indica en la Fig. 1. ENTRADA SALIDA RECTIFICADOR FILTRO REGULADOR Figure 1: Diagrama de bloques de una fuente regulada. 1

2 La misión del recti cador es distorsionar la sinusoide de entrada para que su salida tenga una componente de continua. Mediante el ltro se rechazan en gran medida los armónicos de la salida del recti cador pero un vez ltrada la señal, suele permanecer una componente que se conoce como rizado o ripple. El regulador debe eliminar el ripple y por otro lado, debe poseer una impedancia de salida adecuada, con el n de que la tensión regulada a la salida se mantenga independiente de la carga, siempre que ésta varíe entre los límites exigidos del diseño.así, a la salida de la fuente de alimentación no estabilizada, se aplica a un dispositivo de control que regula la tensión para dar una salida de régimen continuo. Los reguladores pueden ser tipo serie (el dispositivo de control se conecta en serie con la carga y para regular la salida en todos los casos debe absorber parte de la tensión de alimentación) o paralelo (regulador en derivación, el dispositivo de control está en paralelo con la carga). Cuando la corriente a través del dispositivo de control cae a cero, la acción de regulación cesa. 2.1 Requerimientos de un regulador Mantener la tensión de salida constante independiente de las uctuaciones de la entrada y la temperatura. Mantener la tensión constante de salida, a las exigencias de corriente de carga. El voltaje de salida no debe contener componentes alternos (ripple =0) La fuente debe poseer un sistema para limitar la corriente de salida (protección). El regulador mantendrá el voltaje sin carga (circuito abierto, no provee corriente), o a plena carga, entregando una corriente en la salida como lo indica la Fig.2. El circuito no tiene una perfecta regulación, pues, no mantiene el voltage v oc mientras entrega corriente a la carga. i o =0 i o =i L Fuente Regulada v o =v oc Fuente Regulada v o = (a) (b) Figure 2: Voltage de regulación. (a) Sin carga. (b) Con carga. En un regulador ideal la diferencia entre el voltage de salida sin carga y el voltage de salida a plena carga es cero o sea v oc = 0. En la práctica es siempre menor. La variación entre ambos voltajes se conoce como regulación de carga, sin embargo, el porcentaje de regulación esta dado por (1), mientras menor sea, mejor es la regulación. 2

3 %regulacion = v oc 100 (1) Esta relación se de ne con respecto a una condición de carga especí ca, es decir para un i L dado. v o voc Regulación Perfecta I o =I L Regulación Típica Ro v oc v o = (a) IL I o (b) Figure 3: (a) Curva característica de una fuente de poder. (b) Circuito equivalente de un regulador con resistencia de salida. Como = I L R L, porcentaje de regulación se expresa el como Note que %regulacion = v oc (2) I L R L R o = v oc (3) I L Corresponde a la resistencia de salida del regulador, mostrada en la Fig. 3b. En términos generales la salida de una fuente de tensión regulada es función del voltaje de entrada sin regular, (lo podemos llamar V NR, voltaje no regulado), indicado en la Fig. 4, la corriente de carga y la temperatura. max Voltaje no regulado s v min v r Figure 4: Comportamiento del voltaje no regulado (V N R). t 3 Tipos de Reguladores 3.1 Regulador básico paralelo El regulador tipo paralelo es mostrado en la Fig. 5a. 3

4 I i L R i L v z R L I v z RL (a) (b) Figure 5: (a) Regulador Paralelo básico (b) Implementación práctica. Cuando el voltaje excede el voltaje de ruptura del diodo, la corriente a través de éste se incrementa, luego el voltaje en el zener y en la carga se mantiene constante e igual al voltaje nominal del diodo zener, así = v z. En la práctica la fuente de corriente es un resistor, de acuerdo la Fig. 5b. Éste, se diseña para que el diodo esté correctamente polarizado y por lo menos circule la corriente mínima bajo cualquier exigencia de carga, dentro de los límites especi cados por el regulador. Las condiciones más exigidas serán: I zmin, I Lmax, min, luego R = min I Zmin I LMax (4) En un diseño práctico se especi can los requerimientos de potencia de tal forma que ésta pueda ser manejada por los elementos utilizados. Habitualmente, la corriente mínima de un zener varia entre 1 y 2 [ma] ;esta corriente puede consisderarse mayor a la que aparece en los datasheet como I ZK : La desventaja del regulador básico es que al quedar sin carga, el zener debe absorver toda la corriente, por lo tanto, si la corriente máxima requerida por la carga es mayor que la que soporta el zener, éste se quema. 3.2 Regulador Básico Serie El regulador serie soluciona el problema del regulador paralelo incorporando un transistor (de potencia) como se muestra en la Fig. 6. Aquí, la corriente que absorve el diodo zener no es la que no quiere la carga I L, sino la que no desea la base del transistor. Note que la corriente de carga es la corriente que circula de colector a emisor, luego I L I B. Esto implica que el valor máximo que podría circular por la base del transistor es la corriente I Lmax dividida por el del transistor. Luego en el caso en que la carga no requiera toda la corriente, por el zener sólo podría circular como máximo una fracción de la corriente de la base. El circuito funciona de la siguiente forma: La tensión debe mantenerse ja ante variaciones de la corriente de carga (sólo bajo el rango de diseño). 4

5 Q i L Q i L I R v z R L I v z R L (a) (b) Figure 6: (a) Regulador serie. (b) Implementación práctica. El diodo zener proporciona la referencia de voltaje al cual debe permenecer el regulador, v z. Siempre debe estar polarizado adecuadamente, a lo menos debe circular I zmin. Si existe un incremento de la corriente de carga I L (por disminución de R L ), esto implica una disminución del voltaje, entonces el voltaje aplicado v be = v z aumenta, lo que lleva a un incremento de la corriente de base. Finalmente aumenta la corriente de colector, restaurandose del original. Si existe un disminución de la corriente de carga, crece, luego disminuye I B, lo que lleva a una disminución de la corriente de carga I L, disminuyendo. El resistor R se debe diseñar para que por el diodo zener circule la corriente mínima necesaria para que se polarice adecuadamente. Además, I Bmax proporciona la corriente de carga máxima (I Lmax ). Así Luego I Lmax = I Bmax (5) I = I zmin I Bmax (6) R = min = min I z min I B I z min I L max El transistor utilizado de complir con los requerimientos de potencia adecuados. La potencia disipada en un transistor BJT se de ne De acuerdo a lo planteado (7) P D = v CE I c I B v BE v CE I c (8) ( max ) I L max < P D (9) La diferencia entre el voltaje entrada máximo y el voltaje de la carga multiplicada por la corriente de colector no debe superar la potencia del transistor. 5

6 El regulador de le Fig.7, es una variación del egulador serie, para esta situación se establece que R 1 R 2 = min I z min I L max (10) I R1 Q I L C 1 R 2 v z R L Figure 7: Regulador serie alternativo. Se de ne R 1 = R 2. El capacitor hace que la corriente sea constante. El regulador serie funciona en base a un tipo de realimentación, pues la salida tiene efecto sobre las variables de entrada, sin embrago no está clasi cado como regulador realimentado. 3.3 Regulador Básico Realimentado Los reguladores anteriores no son adecuados cuando se requiere una tensión de salida extremadamente precisa, dado que: La tensión de salida es establecida por el diodo zener, luego no existe posibilidad de ajuste. Los circuitos revisados no tienen ningún tipo de control interno para que cuando la tensión de salida disminuya o aumente por cualquier causa, se produzca un proceso de realimentación que permita que la tensión permanezca constante. En la Fig. 8 se muestra un diagrama de bloques de un regulador realimentado. Este regulador funciona como sigue: Supongamos que por cualquier causa la tensión de salida tiende a aumentar (disminuir), la salida del sensor aumenta (disminuye), luego la salida del detector de error disminuye (aumenta), luego esta salida es ampli cada por el detector de error y es transmitida por el transistor regulador a la salida, que consecuentemente decrece, nalmente la salida del regulador tiende a mantenerse constante. Los bloques transistor regulador, sensor y tensión de referencia permanecen prácticamente inalterados de un circuito regulador a otro. La principal diferencia entre estos circuitos es el ampli cador de error, el que puede implementarse con un transistor, un par diferencial o un ampli cador operacional. 6

7 VNR Transistor Regulador Amplificador Detector de Sensor Error Error i L Z L Voltaje de Referencia Figure 8: Regulador básico realimentado. El circuito de la Fig. 9, es un regulador realimentado con componentes discretos sin limitador de corriente. Q1 i L R 4 R 3 R 1 Q 2 R 2 v z Figure 9: Regulador práctico Realimentado. Si disminuye, debido a un aumento de la corriente requerida, entonces el voltaje de la juntura b-e de Q 2 disminuye, haciendo que la corriente en el colector de Q 2 disminuya, es decir, extrae menos corriente de la base de Q 1, permitiendo así que un porcentaje más grande de la corriente que circula por R 4 excite a Q 1 (en la base), activándolo más en el estado de conducción. 3.4 Limitador de corriente Establece una realimentación negativa cuando la corriente de carga sobrepasa la máxima especi cada por el regulador, manteniendo la corriente de carga constante aun cuando la resistencia de carga sea menor al mínimo requerido por las especi caciones del regulador. En esta última situación el circuito ya no funciona como regulador, puesto que la tensión de salida no puede permanecer constante, sino que decrece conforme la resistencia de carga disminuye. Cuando la corriente de carga excede el máximo permitido, se genera una caída de tensión en la juntura b-e de Q 2, logrando que dicho transistor conduzca, luego disminuye la corriente que excita la base de Q 1, haciendo que la corriente 7

8 de carga disminuya. Luego R se diseña de tal forma que cuando la corriente de carga aumente en forma excesiva, el transistor Q 2 comience a conducir. VNR Q1 R I Q 2 Limitador de corriente Figure 10: Limitador de corriente La resistencia R se diseña como R = v BE(Q 2) I L max (11) Esto asegura que Q 2 comienza a conducir cuando la corriente de carga sobrepasa el máximo permitido. 3.5 Reguladores Realimentados Utilizando AO La con guración a nivel de bloques de un regulador con AO es idéntica la de un regulador con componentes discretos, sólo cambia la etapa de detección y ampli cación de error, la cual es realizada por el AO. Q 1 v o R V =v z Ref v 1 R L R 2 R 1 β Figure 11: Regulador Realimentado usando AO. Para diseñar este regulador en forma apropiada se requiere la referencia proporcionada por un zener, una red de realimentación. El funcionamiento es idéntico a cualquier regulador realimentado. En la Fig. 11, el bloque un simple divisor de tensión, note que en este caso se esta comparando y sensando tensión a la vez. La diferencia de tensión excitará al transistor Q 1. Como en al AO se cumple que v = v, entonces v z = v o R 2 R 1 R 2 (12) 8

9 De esta forma R1 v o = v z 1 R 2 (13) Note que v o puede ser mayor que la referencia, habitualmente se diseña R 1 y R 2, conociendo la tensión en la salida y el voltaje zener. El resistor R se diseña para la peor condición, es decir min y I z min. El transistor se elige de acuerdo a la corriente necesaria requerida. Note que el transistor está siempre en zona activa. 4 Reguladores Integrados (CI) En la actualidad existe gran variedad de circuitos integrados (CI) reguladores, de características jas o ajustables, los cuales son muy versátiles, de fácil uso y de bajo costo. El diagrama de la Fig. corresponde a un circuito integrado monolítico (muy simpli cado) de la serie 78XX, el cual es una familia de reguladores positivos de valores jo, note que es un circuito realimentado y con limitador de corriente, además tiene una salida en emisor común, para proveer más corriente. 1 I 1 I 2 Q 4 Q 5 R 4 C p Q 3 R 3 R 5 Q 1 Q 2 R 2 2 D 1 v z R 7 R XX 2 3 Figure 12: Esquema de un Regulador Integrado simpli cado (78XX). Este regulador posee un ampli cador diferencial (Q 1 y Q 2 ) que compara el voltaje de zener con el voltaje proporcionado por el par R 1 R 2.(que es la red de realimentación). Los transistores Q 4 y Q 5 forman el transistor regulador. La 9

10 etapa de protección contra sobre corriente es realizada por Q 3 y la resistencia R 5. El funcionamiento es exáctamente igual que el de un regulador de voltaje realimentado. Las fuentes de corriente I 1 e I 2 proveen la polarización adecuada tanto para D 1, como para el ampli cador diferencial. En este diagrama el zener sólo representa una referencia, habitualmente este circuito puede ser más complejo. El voltaje de entrada (no regulado) ingresa entre los terminales 1-3 y el voltaje de salida se obtiene entre los terminales 2-3. La tensión de salida depende de la relación de las resistencias R 1 R 2 de la forma R2 = 1 v z (14) R 1 Para determinar esta expresión, podemos ignorar Q 3, pues no estará activo mientras no circule una corriente mayor a la corriente máxima en la salida. La caida de tensión en R 5 puede considerarse despreciable ( Por qué?), luego la tensión en la base de Q 2 es: R1 v BEQ2 = (15) R 1 R 2 Puede considerarse ese valor pues, el ampli cador diferencial debiera tener una resistencia de entrada muy alta. El mayor o menor voltaje de diferencia hará que por el colector de Q 2 circule mayor o menor corriente, esto implica que la corriente de base de Q 4, aumentará o disminuirá si el voltaje aplicado en la base de Q 2 baja o sube. El transistor R 3 con la resistencia Q 3 forman el el limitador de corriente. 5 Especi cando reguladores integrados Existen 5 tipos de reguladores lineales básicos: Positivo, negativo, salida ja, tracking (seguimiento) y salida otante. Cada uno de ellos tiene su característica y uso especial, pero su selección dependerá de las necesidades del diseñador, prestaciones y costo. 5.1 Reguladores positivos y negativos En la mayoría de los casos los reguladores positivos son usados para regular tensiones positivas (ídem para los reguladores negativos), sin embargo, dependiendo de los requerimientos de tierra del sistema cada regulador puede ser usado para tensiones opuestas a las diseñadas. 5.2 Reguladores de 3 terminales con salida ja Son muy simples de usar y muy baratos, se encuentran disponibles para distintos valores de voltaje, tanto positivos como negativos. Tienen las siguientes ventajas: Fácil uso, proteccion interna contra corriente, no requiere circuitos 10

11 adicionales para el ajuste, bajo costo. Sus desventajas son: Su salida no puede ser ajustada con precisión, disponibles sólo para algunos valores de salida de voltaje y corriente, la obtención de grandes corrientes en la salida es más di cil de obtener con este tipo que al usar otros reguladores. 5.3 Reguladores de 3 teminales con salida ajustable Son muy simples de usar, exibles y sus rangos de voltaje pueden variar entre 1:2 a 40[V ] mediante la incorporación de dos resistencias externas y la corriente varía entre 100 [ma] a 3:0 [A]. Table 1: Reguladores Integrados. Serie del Regulador LM78XX LM79XX LM317 LM337 Valor Reguladores positivos Fijos Reguladores negativos jos Regulador Ajustable positivo Regulador Ajustable negativo 5.4 Seleccionando un Regulador Integrado Una vez decidido el regulador, el siguiente paso es especi carlo. Para suministrar corrientes mayores a las que usualmente entregan los reguladores monoliticos (CI), se requerirá de lo que usualmente se llama un Boost Transistor. Esto puede complicar las tareas de diseño y además pueden existir muchas alternativas y soluciones. Desafortunadamente no existe un una receta que explique paso a paso como determinar cual es el regulador exacto para un determinada aplicación. El circuito que resulte, deberá estar de acuerdo a un compromiso de los siguientes parámetros: Rendimiento, costo, tamaño y complejidad. El siguiente procedimiento puede ser sugerido: Seleccione un regulador que exceda sus requerimientos, para regulación de línea y para regulación de carga, TC (Temperature Coe cient) del voltaje de salida y rangos de temperatura ambiente. Debe considerar también las capacidades del regulador desde el punto de vista de voltaje de salida, corriente de salida, SOA (Safe Operation Area) y sus características especiales. Seleccione el circuito de acuerdo a los requerimientos adoptados. Realice los diseños preliminares de acuerdo a las con guaciones elegidas. En base a parámetros como costo, complejidad y tamaño elija la más adecuada. 11

12 6 Cálculo de capacitores Para el cálculo de los condensadores que sirven de ltro, se deben considerar el tipo de recti cador (media onda o de onda completa), Los condesandores de ltrado, se encuentran ubicados entre el recti cador y el regulador ENTRADA FILTRO Carga RECTIFICADOR REGULADOR C D I Regu ca v i (t) = V sen( 2 π m 50 t ) C v (t) o R Figure 13: Condensador ltro recti cador de media onda. Su comportamiento se basa en el hecho de que el condensador almacena energía durante el periodo de conducción, liberando dicha energía sobre la carga, justamente en el periodo de no conducción. Cuando el condensador C es sometido a una señal proveniente de un recti cador de media onda, éste se cargará de acuerdo a la señal, sin embargo, cuando la señal cambia de pendiente, el diodo queda polarizado inverso, deja de conducir y el condensador se descarga a través de R L, hasta que nuevamente el diodo conduzca. v o(t) V m e t / R L C v (t) = V o m v r 1 f t Figure 14: Curva v o (t) de un recti cador de media onda. La variación del voltaje en el condesador se llama ripple (ondulación), la cual depende de la corriente i L ; pues, si ésta aumenta, R L disminuye, por lo tanto la constante de tiempo de descarga será más pequeña, lo que implica que la curva exponencial cae más rapido incrementandose el ripple. Si la constante de tiempo R L C es muy grande comparada con el periodo de señal de entrada, el ripple producido será pequeño. Cuando la constante de tiempo es grande se puede aproximar la corriente media a Vm R L. En un diseño típico se puede considerar que el voltaje contínuo es 12

13 aproximadamente igual a V m, tomando en cuenta la corriente máxima requerida, se estima el valor de R L. Ahora, si se especi ca el ripple, se determina el valor de C considerando que la variación de la carga, está dada por la variación de voltaje en el capacitor, es decir del ripple, v r. Sea la variación de la carga Q = Cv (16) Considerando que la variación de la carga ocurre en un tiempo igual al periodo de la señal del recti cador y la variación de voltaje corresponde a v r, se tiene Pero si i L = Vm R L Q = C v r (17) t T i L = Cv r f (18) C = i L v r f = V m R L v r f (19) Para un recti cador de onda completa se debe considerar una frecuencia 2f. De acuerdo a () mientras más grande la capacidad, menor será el ripple, así la constante de tiempo RC aumenta y la carga de C debiera ser más lenta. Por otro lado, si C es muy grande, la impedancia equivalente es muy pequeña, luego en paralelo con R la corriente se incrementará demasiado pudiendo producir la destrucción de los diodos, si el transformador es de gran potencia. El instante en el cual se produce el incremento de la corriente es cuando el condensador se empieza a cargar, si este proceso es lento, los diodos estarán sometidos a una alta corriente demasiado tiempo. Example 1 Sea el voltaje igual a 12[V ] RMS y la corriente requerida de 100[mA], considerando la caída en el diodo de 0:7 [V ] de un recti cador de media onda, el voltaje máximo al cual estará sometido el condesador será de Luego, calculando R R = V m = 12 p 2 0:7 16:27 [V ] (20) V m 16:27 [V ] = = 162 [] (21) 100 [ma] 100 [ma] Considerando ahora un ripple de 2[V ] y como la frecuencia de la red corresponde a los 50[Hz], entonces C = 16: [F ] (22)

14 Lo que parece un valor aceptable si se quiere tener un ripple de cerca del 9%, ahora si la corriente requerida fuera menor, por ejemplo 25[mA], manteniendo el ripple, se determina un valor para el condensador de C = 16:27 = 250[F ] (23) El que se aproxima a un valor estándar de 330[F ] o 220[F ]: Si la corriente requerida es mayor, evidentemente el valor de R debe ser menor, haciendo que el valor de C se más grande para mantener el ripple. Por ejemplo, si la corriente requerida igual a 1[A], entonces la capacidad aumenta 10000[F ]. Si el ripple requerido es más pequeño, estonces, C debería ser más grande. Considere que se está trabajando con un recti cador de media onda. En la práctica, la elección del ripple debe considerar el voltaje y la corriente requerida en la carga, y luego el voltaje mínimo requerido por el regulador que permita matener el voltaje y la corriente en la salida, es decir, el ripple debe ser tal que el min sea su ciente para que el regulador funcione. 7 Diseño de reguladores Example 2 Diseñar un regulador paralelo simple para una corriente máxima de 250 [ma] y un voltaje de 5 [V ], considere que le voltaje no regulado es 102 [V ]. Especi que el diodo adecuado y la potencia de la resistor R. Considerando los datos min = 8[V ]; I Lmax = 250[mA]; v z = 5[V ]. Para determinar cual es diodo sener correspondiente, éste debe tener el voltaje apropiado y soportar la corriente que en la peor situación será levemente superior a la máxima requerida ( Por qué?). De acuerdo al circuito de la Fig. 5b, podemos usar la ecuación (4), considerando el diodo de 5:1[V ]; 1N5231; se tiene R = min v z 8 5:1 = (24) I Lmax I zmin 250 [ma] I zmin Como no se conoce el valor de I zmin del diodo, se recurre a la hoja de especi caciones del diodo. Table 2: Parámetros Diodo Zener. Z Tipo V znom [V ] Tol V z % z [] I z[ma] 1N De la tabla 2 se observa que no existe ningún parámetro llamado I zmin, se tiene v z, I z y P D, de acuerdo a esto se puede usar I zmin = P D 10v z = 500[mW ] 10(5:1) = 9:809 [ma] y luego obtener la corriente mínima, sin embargo, este valor puede resultar mayor que el I z estándar de 1 o 2 [ma]. Por otro lado, esto nos da 14

15 Table 3: Parámetros Diodo Zener Cont. I R [ma] R [V] P D [mw ] 25 o C un margen bastante amplio de seguridad para el diseño. En el caso de dar un valor muy superior a I z, podría considerarse como éste o una fracción, pero el regulador siempre quedaría sobre dimensionado. R = 8 5:1 = 11:162 [] (25) 250 [ma] 9:809 [ma] Este diseño aparentemente se ve bien, pero ocurre la siguiente situación: Cuando el sistema opera en vacío (sin carga), toda la corriente circulará por el diodo zener, que corresponde a 260[mA] aproximadamente, de acuerdo a las características de potencia, el diodo sufriría un severo daño. Una solución sería poner una carga mínima y la otra cambiar el zener. Se podría repetir el diseño con el diodo 1N4733 ( 1[W ]). Otro criterio sería considerar lo que por lo general ocurre, esto es, la corriente mínima de un zener de 1 [W ], tiene un valor que uctúa entre 1 y 2[mA]. Luego este valor puede establecerse como corriente mínima. R = 8 5:1 = 11:5 [] (26) 250 [ma] 2 [ma] Como el valor obtenido es muy similar, el comportamiento del regulador, si éste queda sin carga, perjudicará seriamente al diodo zener. Example 3 Diseñe un regulador serie para 12 [V ] y 2 [A], seleccione además el transistor adecuado para dicha corriente. Suponga un voltaje no regulador de 15 2:5 [V ]. El requerimiento de corriente amerita el uso de un transistor de potencia. Para este ejemplo usaremos un 2N3055. El 1N5242B, es un zener de 12 [V ], con P D = 500 [mw ]. Necesitamos conocer el h F E del transistor para poder diseñar la fuente de corriente (el valor de R). Si se revisan los datos se puede elegir el valor mínimo h F E = 40, con esto nos aseguramos que al menos debe entregar la corriente solicitada. Como la diferencia de potencial en la resistencia es pequeña y la corriente es pequeña, la potencia no es grande (determine el valor). Otro elemento importante es saber cuanto voltaje es capaz de soportar el transistor entre colector y emisor.i B max i L = i E = ( 1) i B (27) 15

16 Luego i B max = i Lmax 41 = 2 = 48:8 [ma] (28) 41 Considerando un I zmin = P D 10v z = 500[mW ] 10(12) = 4:16 [ma], así, i = i Bmax i zmin = 53 [ma] 12:5 [V ] 12 [V ] R = = 9:43 [] (29) 53 [ma] Si se usara el criterio de usar una izmin de 1 o 2 [ma], el diseño no varía mucho. Tomando en cuenta que la potencia del transistor es de 110[W ], se determina que el transistor debe soportar ( max ) i L = (17:5 12) 2 = 11 [W ] (30) Un buen ejercicio consiste en repetir el diseño con el zener 1N4742, evaluar la potencia del transistor y recalcular todo, considerando que el voltaje no regulado es 25 3 [V ]. 8 Conclusiones Los reguladores de voltaje son sistemas que permiten mantener un voltaje jo en la salida independiente de la corriente requerida por la carga. Estos pueden ser tipo paralelo o serie. Si se requiere mayor precisión, el regulador puede ser realimentado, con lo cual también se podría obtener reguladores ajustables (voltaje de salida variable). Para el diseño de reguladores se debe conocer el voltaje y la corriente máxima requerida así como la ondulación de la entrada. Esto servirá para especi car el elemento de referencia, el transistor regulador (en el caso de requerirse corrientes sobre 1[A]) y si este ha de ser ajustable o no. 16