1.- CORRIENTE CONTINUA CONSTANTE Y CORRIENTE CONTINUA PULSANTE

Transcripción

1 UNIDAD 5: CIRCUITOS PARA APLICACIONES ESPECIALES 1.- CORRIENTE CONTINUA CONSTANTE Y CORRIENTE CONTINUA PULSANTE La corriente que nos entrega una pila o una batería es continua y constante: el polo positivo siempre está en el mismo lado y además se mantendrá a un nivel lo más estable posible durante todo su ciclo de descarga (es decir, mientras estemos usando la batería) Con la corriente alterna sucede algo diferente, periódicamente (varias veces por segundo) la corriente cambia de sentido, en un momento tenemos el polo positivo en uno de los cables y al momento lo tenemos en el otro y vuelta a empezar. El período (las veces que cambia de sentido la corriente en un segundo) determina la frecuencia, que se mide en hercios. Así, por ejemplo, la corriente típica en España tiene una frecuencia de 50 hercios, lo que quiere decir que realizará 50 cambios de polaridad cada segundo. Una corriente pulsatoria es una corriente continua que tiene subidas y bajadas de tensión regulares y se diferencia de la alterna en que no cambia de polaridad. Por último, la constante es aquella corriente continua que se mantiene estable en el tiempo. Decimos, por tanto, que una batería suministra corriente continua constante. El primero representa una corriente continua constante, se mantiene estable en el tiempo y siempre con la misma polaridad. El segundo representa una corriente alterna. Su valor sube y baja de una manera regular y llega a invertir su polaridad: El tercer gráfico es de varias corrientes pulsatorias. Fluctúan pero lo hacen de una manera regular y siempre con la misma polaridad: Es más eficiente la distribución en forma de corriente alterna. Primero porque es lo que producen los alternadores de las centrales eléctricas, segundo porque esta corriente viaja a tensiones de varios miles de voltios (alta tensión) y para rebajarla a valores más

2 manejables en las subestaciones de abastecimiento se emplean grandes transformadores que operan con tensiones alternas. Convertirla a continua para luego tener que convertirla de nuevo en alterna en las subestaciones es una pérdida de eficiencia. Piensa que es relativamente fácil transformar alterna en continua como verás en el post de las fuentes de alimentación, pero el paso inverso no es tan sencillo en términos de eficiencia energética. 2.- DIAGRAMA GENERAL DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN. 3.- RED DE FILTRADO Un filtro eléctrico o filtro electrónico es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto su amplitud como su fase. Función de transferencia Con independencia de la realización concreta del filtro, salvo que debe ser lineal, (analógico, digital o mecánico) su forma de comportarse se describe por su función de transferencia. Ésta determina la forma en que la señal aplicada cambia en amplitud y en fase, para cada frecuencia, al atravesar el filtro. La función de transferencia elegida tipifica el filtro. Algunos filtros habituales son: Filtro de Butterworth, con una banda de paso suave y un corte agudo. Filtro de Chebyshev, con un corte agudo pero con una banda de paso con ondulaciones Filtros elípticos o filtro de Cauer, que consiguen una zona de transición más abrupta que los anteriores a costa de oscilaciones en todas sus bandas Filtro de Bessel, que, en el caso de ser analógico, aseguran una variación de fase constante.

3 4.- REGULADORES DE VOLTAJE Un regulador de tensión o regulador de voltaje es un dispositivo electrónico diseñado para mantener un nivel de tensión constante. Los reguladores electrónicos de tensión se encuentran en dispositivos como las fuentes de alimentación de los computadores, donde estabilizan las tensiones DC usadas por el procesador y otros elementos. En los alternadores de los automóviles y en las plantas generadoras, los reguladores de tensión controlan la salida de la planta. En un sistema de distribución de energía eléctrica, los reguladores de tensión pueden instalarse en una subestación o junto con las líneas de distribución de forma que todos los consumidores reciban una tensión constante independientemente de qué tanta potencia exista en la línea. Para que la tensión de salida siempre se mantenga constante, la regulación se especifica por dos medidas: Regulación de carga es el cambio en la tensión de salida para un cambio dado en la corriente de carga (Por ejemplo: "típicamente 15 mv, máximo 100 mv para corrientes de carga entre 5 ma y 1,4 A, en alguna temperatura específica y tensión de entrada") Regulación de línea o regulación de entrada es el grado al cual la tensión de entrada cambia con la tensión de salida. Es decir, cómo una relación del cambio entre tensión de entrada y de salida (por ejemplo, "Típicamente 13 V/V"), o el cambio de tensión de salida sobre el rango de tensión de entrada especificado ( por ejemplo "más o menos el 2 % de la tensión de entrada entre 90 V y 260 V, Hz"). Otros parámetros importantes son: Coeficiente de temperatura: de la tensión de salida es el cambio en la tensión de salida con la temperatura (probablemente un promedio dentro de un rango de temperatura).

4 Precisión de la tensión de un regulador de tensión refleja el error en la tensión de salida sin tomar en cuenta la temperatura o el tiempo de funcionamiento del mismo. Tensión de caída es la diferencia mínima entre la tensión de entrada y la tensión de salida para el cual el regulador puede aún suministrar la corriente especificada. Un regulador de baja caída está diseñado para trabajar bien incluso con una alimentación de entrada de solamente un voltio o menor a la tensión de salida. La diferencia de entradasalida en el que el regulador de tensión no mantendrá la regulación es la tensión de caída. Mayor reducción en la tensión de entrada producirá una tensión de salida reducido. Este valor depende de la corriente de carga y de la temperatura máxima. Valores máximos permitidos están definidos para los componentes del regulador, y especifican las corrientes de salida pico que pueden usarse, la tensión máxima de entrada, la disipación máxima de potencia dada una temperatura, etc. Ruido de salida (ruido blanco térmico) e impedancia dinámica de salida puede definirse en un gráfico en contra de la frecuencia, mientras que el rizo de salida puede darse como tensión pico a pico o tensión RMS, o en términos de su espectro. Corriente de consumo es la corriente que pasa internamente por el circuito que no se va para la carga, medido normalmente como la corriente de entrada cuando no hay una carga conectada. Es además un signo de eficiencia, algunos reguladores lineales son más eficientes con cargas de corriente baja que las fuentes conmutadas. Respuesta transitoria es la reacción del regulador cuando hay un cambio súbito de la corriente de carga (carga transitoria) o en la tensión de entrada (línea transitoria). Algunos reguladores tienden a oscilar o al tener una respuesta lenta de tiempo que en muchos casos puede tener resultados no deseados. Este valor es diferente de los parámetros de regulación, ya que estos hablan del regulador en un estado estable. La respuesta transitoria muestra el comportamiento del regulador frente a un cambio. Esta información se provee en la documentación técnica de un regulador y también depende de la capacitancia de salida. Protección de inserción de espejo de imagen significa que los reguladores están diseñados para su uso cuando hay una tensión en su pin de salida y la corriente AC está desconectada. Reguladores con esta protección pueden tolerar la entrada que está

5 aterrizada y la salida estar a un potencial mucho más alto que la entrada, pero no mucho más alta la tensión de entrada máxima permitida en el regulador. Sólo algunos reguladores pueden soportar este estado continuamente, otros podrían hacerlo por un minuto. Esta situación es similar a los reguladores de tres terminales que se montan como una imagen de espejo. Los reguladores de tres terminales cuando se montan incorrectamente en un PCB tiene una terminal de salida conectado a una entrada de corriente continua no regulada y la entrada está conectada a la carga. Además, este tipo de protección es importante cuando el circuito regulador es usado en circuito de carga para baterías. Un regulador sin este tipo de protección puede dañarse si hay un daño en la red eléctrica o no está encendido. En esta situación la tensión de entrada es cero, mientras que la terminal de salida está en las terminales de la batería. Un regulador simple puede hacerse de una resistencia en serie con un diodo (o serie de diodos). Debido a la curva característica del diodo, la tensión a través del diodo cambia ligeramente debido a la corriente que pasa por el. Cuando la precisión en la tensión no es necesaria, el diseño puede funcionar. Los reguladores de tensión retroalimentados operan al comparar la tensión de salida actual con alguna tensión de referencia asignada. Cualquier diferencia es amplificada y usada para controlar el elemento de regulación para reducir la tensión de error. esto forma un lazo de control de realimentación negativa, haciendo que la ganancia tienda a incrementar la precisión de regulación pero reducir la estabilidad (se debe evitar la oscilación, durante los cambios de paso). También habrá una compensación entre la estabilidad y la velocidad de respuesta a los cambios.