CENTRO EDUCACIONAL EVANGÉLICO DE HUALPÉN DEPARTAMENTO TECNICO PROFESIONAL AREA TELECOMUNICACIONES

Transcripción

1 FUENTES DE PODER CENTRO EDUCACIONAL EVANGÉLICO DE HUALPÉN El circuito integrado LM317 es un regulador serie ajustable, capaz de trabajar con hasta 40 Volts de corriente continua de entrada y capaz de entregarnos a su salida una tensión ajustable de entre 2 y 37 Volts. Conexionado y ejemplo de aplicación del LM317 En nuestro caso no necesitamos tanta tensión para nuestros diseños por lo que sólo necesitaremos un transformador que sea capaz de entregarnos 18 Volts de tensión alterna en su secundario, con una posibilidad de corriente cercana a los 3 o 4 Amperes. El circuito empleado es muy sencillo de interpretar y sólo requiere de pequeños detalles a tener en cuenta por el armador, detalles que no deben dejarse de lado por más superfluos que parezcan. Un ejemplo muy elemental es no dejar de utilizar todos los componentes que se observan en el circuito, como podría ser el caso del fusible o de alguno de los capacitores mencionados en el esquema. Primero debemos plantearnos qué queremos hacer y luego comprender las etapas que requiere el diseño emprendido. De esta forma, iniciamos el trabajo con un diagrama en bloques que nos muestra las diferentes partes que componen nuestra fuente de alimentación y en el que vemos destacadas las secciones más importantes que componen el circuito, estando en primer lugar, a la izquierda del diagrama, el transformador de alimentación que mencionamos en el párrafo anterior. Es importante aclarar que la potencia del transformador debiera ser acorde a la capacidad de corriente de los diodos y el/los transistores que se utilicen en la etapa de regulación. Es decir, no es necesario colocar diodos que

2 soporten 25 Amperes cuando el transformador sólo puede entregar una corriente de 3 Amperes. Lo mismo ocurre con el/los transistores de potencia, aunque sin caer en sobredimensiones groseras, siempre es bueno colocar dispositivos que sean capaces de trabajar con el doble o triple de la corriente nominal que utilizaremos nosotros. Esto le dará a la construcción la posibilidad de operar en un rango de seguridad y a bajas temperaturas, lo que redundará en una vida útil más prolongada y sin sobresaltos. Diagrama en bloques de la fuente de alimentación propuesta Como indicábamos, en el puente de diodos te sugerimos utilizar diodos comunes de 6 Amperes X 600 o 1000 Volts. En el filtrado observarás que se utilizan dos capacitores de 4700 microfaradios. Te preguntarás por qué dos de 4700 y no uno solo de La respuesta es la siguiente: para obtener una menor resistencia serie equivalente (ESR). Esto permitirá lograr una mejor absorción y filtrado de los ruidos de alta frecuencia que existen en la red eléctrica y que, por supuesto, atraviesan el transformador de alimentación. Podemos decir también que si deseas utilizar cuatro capacitores de 2200 microfaradios sería mejor aún. Para la etapa de regulación vemos al circuito integrado LM317 como actor principal, actuando como driver para excitar un TIP35. Para nuestras necesidades, este transistor es más que suficiente, pero si algún día deseas ampliar la capacidad de corriente de tu fuente de alimentación, puedes colocar dos, tres o cuatro transistores de este tipo en paralelo. Por supuesto que deberás también

3 incrementar la capacidad de conducción de corriente de los diodos rectificadores y del transformador de alimentación. Tensión contínua variable obtenida a partir de la tensión rectificada y filtrada El potenciómetro de control que se conecta referido a GND nos permite obtener una excusión en la tensión de salida desde un valor mínimo y cercano a los cero volt hasta un valor máximo cercano a la tensión rectificada y filtrada. Por su parte, el circuito de protección contra cortocircuitos se encarga de sensar en forma permanente la tensión que circula a través de la resistencia de bajo valor que cierra el circuito a GND. A este terminal también se lo conoce como tierra y es muy importante, si deseas aprender a hablar con propiedad y con una buena terminología electrónica, que nunca lo llames masa ni negativo. A pesar de que entre los técnicos está implantado de facto, estos términos no son los apropiados cuando se habla del terminal de retorno de alimentación. Con la masa se hace la pasta de los domingos y el terminal negativo posee precisamente lo indicado: tensión negativa o potencial negativo. Tierra o GND son invariable e inequívocamente los correctos indicadores de un potencial cero. Como indicábamos, a medida que circule mayor corriente por la resistencia de bajo valor que cierra el circuito de GND, obtendremos una mayor diferencia de potencial entre sus extremos por simple Ley de Ohm (V = I * R). Si la tensión obtenida en los extremos de esta resistencia supera un determinado valor, que será ajustado por P3, el transistor T2 pasará a la saturación (conducción plena) llevando el terminal de ajuste de tensión del LM317 a su valor mínimo. De este modo, la salida de tensión caerá al mínimo valor posible, evitando una circulación excesiva y peligrosa de corriente.

4 Circuito de la fuente de alimentación

5 Ésta es una virtud muy importante de la fuente de alimentación ya que de este modo obtendremos una protección integral absoluta. No sólo cuidaremos que nuestros circuitos no se destruyan ante un eventual malfuncionamiento de algún componente sino que, además, nuestra nueva herramiente estará protegida contra accidentales cortocircuitos en su salida, es decir, en nuestros montajes, cualidad que la hace irrompible. Entre los últimos detalles a destacar podemos agregar que la inclusión de capacitores de 100nF en paralelo con 1nF en la salida no es antojadiza ni tampoco lo es la colocación de capacitores electrolíticos en paralelo con capacitores cerámicos. La capacidad de conducción a GND de los ruidos inducidos por transitorios o por radiofrecuencia cercana varía de un valor capacitivo a otro y de un tipo de construcción a otra. Es por esto que se colocan todos estos capacitores en paralelo. Todos los capacitores empleados en el circuito deben ser de 63 Volts de tensión de aislación y las resistencias o resistores serán de ½ Watt, salvo que en el circuito se indique otro valor. Una construcción ideal podría involucrar el agregado de un voltímetro y de un amperímetro para tener pleno conocimiento de los valores de tensión y de corriente que será capaz de suministrar nuestra fuente. Además, la posibilidad de obtener los valores de consumo en potencia de nuestros circuitos nos permitirá mejorar los desarrollos en pos de una optimización energética adecuada a estos tiempos. Con todo lo expuesto, sólo nos resta recomendarles que tengan precaución de no descuidar ningún detalle de los enumerados ni obviar ninguno de los componentes involucrados en la construcción para obtener así una fuente de alimentación que nada le envidiará a las que se venden en las tiendas y cuestan unos cuantos billetes. Circuito de la fuente de alimentación Ésta es una virtud muy importante de la fuente de alimentación ya que de este modo obtendremos una protección integral absoluta. No sólo cuidaremos que nuestros circuitos no se destruyan ante un eventual malfuncionamiento de algún componente sino que, además, nuestra nueva herramienta estará protegida contra accidentales cortocircuitos en su salida, es decir, en nuestros montajes, cualidad que la hace irrompible. Entre los últimos detalles a destacar podemos agregar que la inclusión de capacitores de 100nF en paralelo con 1nF en la salida no es antojadiza ni tampoco lo es la colocación de capacitores electrolíticos en paralelo con capacitores cerámicos. La capacidad de conducción a GND de los ruidos inducidos por

6 transitorios o por radiofrecuencia cercana varía de un valor capacitivo a otro y de un tipo de construcción a otra. Es por esto que se colocan todos estos capacitores en paralelo. Todos los capacitores empleados en el circuito deben ser de 63 Volts de tensión de aislación y las resistencias o resistores serán de ½ Watt, salvo que en el circuito se indique otro valor. Una construcción ideal podría involucrar el agregado de un voltímetro y de un amperímetro para tener pleno conocimiento de los valores de tensión y de corriente que será capaz de suministrar nuestra fuente. Además, la posibilidad de obtener los valores de consumo en potencia de nuestros circuitos nos permitirá mejorar los desarrollos en pos de una optimización energética adecuada a estos tiempos. Con todo lo expuesto, sólo nos resta recomendarles que tengan precaución de no descuidar ningún detalle de los enumerados ni obviar ninguno de los componentes involucrados en la construcción para obtener así una fuente de alimentación que nada le envidiará a las que se venden en las tiendas y cuestan unos cuantos billetes. FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULABLE Esta fuente de alimentación está indicada para todo tipo de proyectos. Produce una salida filtrada de tensión variable entre 1.2 y 24 voltios, siendo capaz de entregar 5 Amperios como máximo.

7 Componentes S1: conmutador SPST T1: Transformador 24 V 5 Amp BR1: Puente rectificador 10 Amp 50 PIV U1: Regulador LM a 33 V 5 Amp C1: Condensador electrolítico de 14000uf o 10000uf 40 Vdc C2: Condensador electrolítico de 100uf 50Vdc C3: Condensador de disco de 0.1uf C4: Condensador de disco de 0.01uf R1: Resistencia ajustable de 5k R2: Resistencia de 240 Ohm 1/4 W Notas de diseño El regulador se distribuye en encapsulado TO-3 o TO-220 y debe ser acoplado a un disipador adecuado a sus necesidades (uno batsante GRANDE). Si es posible debería acompañarse de ventilación forzada. El condensador de filtro es bastante grande, por lo que si no cabe en la placa puede colocarse fuera de ella acoplada a la caja. Puede añadirse, por supuesto, un amperímetro y un voltímetro. Por seguridad debería añadirse un fusible a la entrada del transformador. FUENTE DE ALIMENTACIÓN FIJA

8 Componentes S1: conmutador SPST T1: Transformador 24 V 5 Amp BR1: Puente rectificador 10 Amp 50 PIV C1: Condensador electrolítico de 1000uF 25V C2: Condensador electrolítico de 10uF 25V C3: Condensador electrolítico de 1uF 15V C4: Condensador electrolítico de 0.1uF 15V T1: Transformador de 30V máx. U1: Depende de la tensión de salida que queramos obtener Tensión U V LM7824C 18V LM7818C 15V LM7815C o LM V LM7812C o LM7812 8V LM7808C 6V LM7806C 5V LM7805C o LM7805 Cada fabricante proporciona su propio abanico de voltajes, la tabla anterior es la proporcionada por National Semiconductors. La serie "C" funciona en un rango de temperaturas entre 0 y +150 ºC, la serie normal funciona entre -55 y +150 ºC. En todos los casos la corriente entregada es de 1 amperio como máximo. Notas de diseño El transformador será de una tensión superior a la que queremos obtener tras el regulador. Por norma general será 5V por encima y no sobrepasará de 30V. El regulador de tensión debe ser acoplado a un disipador adecuado.

9 FUENTE REGULABLE SIMÉTRICA Componentes C1,C2: condensador electrolítico de 2200uF 35V C3,C4,C5,C7: condensador electrolítico de 1uF 35V C6,C8: condensador electrolítico de 100uF 35V R1,R4: resistencia ajustable de 5K R2,R3: resistencias de 240 Ohm 1/4 W BR1: puente rectificador de 2A 30V U1: LM317 U2: LM337 T1: transformador de toma intermedia de 30V 2 Amp S1: conmutador SPST 2 A Notas de diseño U1 y U2 requieren disipadores, pero no es necesario ventilación forzada. La fuente es ajustable entre 0 y 15 V.

10 FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE ALTO AMPERAJE Componentes R1: resistencia de 680 Ohm 1/4 W C1: condensador de 20,000-50,000uf V C2,C3: condensadores de 100uf 50 V C4: condensador de 0.1uf 50 V C5: condensador de 0.01uf 50 V D1: diodo zener (ver notas) Q1: 2N3055 u otro (ver notas) T1: transformador (ver notas) BR1: puente rectificador (ver notas) S1: conmutador SPST 250 VAC 10 A Notas de diseño D1 debe ser sobre un voltio más alto que la salida que queramos del circuito. Q1 puede ser un transistor similar al 2N3055, se eligió éste debido a su disponibilidad y potencia (150 watios). T1 debeb ser sobre unos 5 voltios más alto que la salida deseada del circuito, además de un amperio mayor. La sobretensión es requerida por el regulador. La corriente extra sirve para proteger al transformador de sobrecalentamientos. La elección de BR1 dependerá del voltaje y la corriente del transformador. El rectificador debe ser 50 voltios mayor que el transformador, y 5 amperios mayor.

11 El valor de R1 será menor cuando se suministren altas corrientes, el valro óptimo se obtiene mediante experimentación. Disipadores y ventilación forzada son indispensables.