GUÍA DE APRENDIZAJE DE ELECTRÓNICA I

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1 GUÍA DE APRENDIZAJE DE ELECTRÓNICA I TÍTULO DE LA GUÍA:FUENTES NO REGULADAS DE VOLTAJE DC PROGRAMA ACADÉMICO: TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA ASIGNATURA: ELECTRÓNICA I UNIDAD TEMÁTICA:FILTROS Y FUENTES DC NO REGULADAS COMPETENCIA ESPECIFICA: Disñar filtros y funts DC no rguladas, utilizando las aplicacions d los diodos smiconductors. RESULTADOS DE APRENDIZAJE: El studiant difrncia un filtro LC d un filtro RC. OBJETIVO DE LA GUÍA: Analizar y disñar funts no rguladas usando las difrnts class d filtros pasivos como lo son l filtro RC y l filtro LC. MAPA DE CONTENIDOS FILTROS PASIVOS Y FUENTES NO REGULADAS Rctificación Mdia Onda Rctificador d Voltaj Rctificación Onda complta Vac=0.308*vp Vdc=0.636*vp Vrms=0.707*vp F u n t Vac= 0.385*Vp Vdc= *Vp Vrms= 0.5*vp 1. Filtro Capacitivo Filtro RC Vdcriz= Vp ( vppriz/2) Vppriz= Idc/ fc Vacriz= Vppriz/(2* ) Kr= Vacriz/ Vdcriz R= Kr * 100% 2.Filtro inductivo o dtctor d valorpromdio Punt d 4 diodos Filtros Pasivos Si r< 6.5% ntoncs Vdcriz= vp 3.Filtro d ntrada simpl inductiva o filto L Tab Cntral 4.Filtro d ntrada simpl capacitiva Vdcriz = (VdcRL * RL) / ( RL+RDC) Vacriz= (Xc/XL) * VACRL XC = 1/ ( 2πf C) XL = 2πfL L critica= RL / (6πf) n o r g u l a d a d v o l t a j

2 CONTENIDOS CONOCIMIENTOS 1. Filtros pasivos : Capacitivo o filtro RC Filtro Inductivo o dtctor d valor promdio. Filtro d ntrada simpl inductiva o filtro LC. Filtro d ntrada simpl capacitiva 2. Funts DC no Rguladas d voltaj. HABILIDADES Dscribir cada uno d los circuitos filtropasivos básicos. Comprndr, analizar y disñar circuitos filtrocapacitivo inductivo. Comprndr, analizar y disñar circuitos filtrod ntrada simpl inductiva, filtro LC y filtrorc. ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Tnindo n cunta las difrnts class d circuitos rctificadors d voltaj y los difrnts circuitos filtros pasivos stipulados n l mapa d contnidos antriormnt dscrito dsarrollar los siguints jrcicios: 1. Disñar un filtro d ntrada simpl capacitiva, si a la salida dl circuito punt rctificador s gnran 30Vdc y l filtro tin una capacitancia d 470µF y un rizado dl 5%; l transformador stá conctado a los 110Vrms d la rd; la bobina tin una rsistncia DC d 15Ω y por la rsistncia d carga circula una corrint DC d 200mA. Hallar : a. El voltaj DC dl condnsador 2 (VDCC2 ), la bobina (L), la rsistncia d carga (RL ), y l voltaj AC dl condnsador 2 (VACC2), b. dibujar l circuito complto, s dcir, graficar l circuito rctificador onda complta tipo punt d 4 diodos y l circuito filtro d ntrada simpl capacitiva. 2. Disñar un circuito filtro capacitivo, si la salida dl circuito filtro tin un rizado d 1.8 % y l voltaj qu aparc a la salida dl rctificador mdia onda con diodo d silicio s d 28 VP y la corrint DC qu circula por la rsistncia d carga (RL) s d 150mA. Hallar : a. El voltaj d salida DC dl circuito filtro (VDCriz), l voltaj AC dl circuito filtro (VACriz), l factor d rizado (Kr) y l valor dl condnsador (C). b. Dibujar l circuito complto, s dcir, graficar l circuito rctificador mdia onda con diodos d silicio y l circuito filtro capacitivo o filtro RC. 3. El circuito d la figura 1, tin un voltaj a la salida dl circuito rctificador punt d 18.85VPy una corrint DC por la rsistncia d carga d 150mA. Calcular: a. VDCRL, VrmsRL, VDCriz, VPPriz, l factor d rizado ( Kr), l porcntaj d rizado ( r ) b. La rsistncia d carga (RL), la corrint pico qu pasa por cada diodo ( Ip), Irms.

3 Figura 1. Funt: libro d Elctrónica I. Juan d Dios Rodríguz 4. D la siguint sñal d salida ( figura 2) suministrada por un rctificador d onda complta con filtro capacitivo y visualizada n un osciloscopio n l laboratorio d Elctrónica I, hallar: El voltaj DC a la salida dl punt rctificador d voltaj (VDCRL), l voltaj d salida dl circuito filtro ( VDCriz), l factor d rizado (Kr) y l porcntaj d rizado dl voltaj d salida (r). Figura 2. Funt: libro d lctrónica I. Juan d Dios Rodríguz 5. El circuito rctificador d onda complta punt con filtro capacitivo d la figura 1 nos prmit un 3% d rizado. Si l voltaj DC qu aparc a la salida dl rctificador s d 24 voltios y la corrint DC qu circula por la rsistncia d carga (RL) s d 200mA. Hallar: a. Sin tnr n cunta l condnsador: VpRL, VrmsRL, IPDsin filtro, IrmsRL b. Tnindo n cunta l condnsador: Kr, Vppriz, VDCriz, Vrmsriz, RL, C 6. En l circuito d la figura 3 la sñal d salida dl rctificador d onda complta ntrga a la ntrada dl filtro d ntrada simpl inductiva un voltaj pico d 30 voltios. Calcular l voltaj DC a la salida dl rctificador ( VDCRL), l voltaj AC a la salida dl rctificador ( VACRL), l voltaj DC a la salida d la tapa filtro (VDCriz), si la bobina tin una rsistncia DC (RDC) d 20Ω, l voltaj AC a la salida d la tapa filtro ( VACriz), l factor d rizado ( kr), l porcntaj d rizado ( r ), l valor d la inductancia ( L ) y l valor dl condnsador ( C3 ).

4 Figura 3. Funt: Libro d Elctrónica I. Juan d Dios Rodríguz 7. Si l circuito d la figura 3 tin una inductancia L = 1 H qu tin una rsistncia DC (RDC) d 10Ω, una capacitancia C3 = 100µF y una corrint DC n la carga d 200mA, si al antrior circuito ( Figura 3 ) s l agrga a la salida dl rctificador otro condnsador d 100µF para convrtirlo n una tapa filtro LC. Calcular: a. A la salida dl circuito rctificador: Vp, Vrms, VAC, y l voltaj DC (VDC) b. A la salida d C1: VDC, VAC, Vppriz, l factor d rizado (Kr ), y l rizado ( r ) c. A la salida d C3: VDC, VAC, l factor d rizado (Kr), y l rizado ( r ), RECOMENDACIONES: TENGA PRESENTE QUE: La frcuncia d salida d un circuito rctificador onda complta s d 120Hz y la frcuncia d salida d un circuito rctificador d mdia onda s d 60Hz, sabindo qu la frcuncia d ntrada al circuito rctificador d voltaj n cualquira d los dos casos ( Mdia onda u onda complta ) s d 60Hz y l priodo ζ= msg C = 0.24/ ( RL *r ) RL = VDCriz / IDC EVALUACIÓN - AUTOEVALUACIÓN: ANEXO 1. EVALUACIÓN: Evaluación Filtros pasivos y Funts no rguladas d voltaj DC Comptncia: Disñar filtros y funts DC no rguladas, utilizando las aplicacions d los diodos smiconductors. Rsultado d aprndizaj: El studiant: Difrncia un filtro LC d un filtro RC: Ejrcicios 1, 2 y 3 1. En l siguint circuito filtro d ntrada simpl capacitiva, hallar l voltaj DC (Vdcriz) dl circuito capacitivo, los voltaj DC y AC d la salida dl circuito d ntrada simpl inductiva, l factor d rizado ( kr), y l porcntaj d rizado ( r%) qu hay n l voltaj d salida, si la bobina ( L) s d 2H y tin una rsistncia DC ( RDC ) d 20Ω, admás, tnga n cunta qu la corrint qu pasa por la rsistncia d carga s d 180mA.

5 Est punto val 2.0 V1/V2 = N1/N2 Rcurd qu: dond: V1=voltaj dl primario dl transformador, v2=voltaj dl scundario dl transformador, N1= númro d spiras dl primario dl transformador, N2= númro d spiras dl scundario dl transformador 2. Disñar un circuito punt rctificador ngativo con diodos d silicio, con filtro capacitivo d 500µF, con una tnsión d rd d 110 Vrms y una rlación d spiras dl transformador d 9,45; admás, tnga n cunta qu la rsistncia d carga ( RL) s d 500 Ω por la cual pasa una corrint DC d 200mA.El voltaj d la salida dl circuito filtro tin un rizado dl 2,2%. Por tanto, a st circuito filtro disñado, hálll: a. Los voltajs DC y AC sin filtro b. Los voltajs DC y AC con filtro, y l factor d rizado ( Kr) Est punto val 2.0 c. Graficar l circuito disñado con sus rspctivos valors hallados y stipulados d: rsistncia d carga, y dl condnsador 3. En l siguint circuito hallar la potncia máxima y mínima dl diodo ld, tnindo n cunta qu l voltaj dl diodo ld s d 1.4v y qu por la rsistncia d carga pasa una corrint DC d 150mA. Est punto val 1.0 P = V * I RECUERDE QUE: Dond: P=potncia V= voltaj I= corrint El diodo ld trabaja con voltaj continuo y db sr polarizado dirctamnt por l ánodo

6 ANEXO 2. AUTOEVALUACIÓN : REJILLA PARA LA REVISIÓN DE LA GUIA DE APRENDIZAJE En l siguint formato contst SI ó NO a cada uno d los indicadors propustos para valuar su dsmpño n la ralización d sta guía d aprndizaj. Admás si su rspusta s NO, stipul qué accions d mjora ralizará para alcanzar l indicador propusto y / o ralic las obsrvacions qu ustd cra prtinnt al indicador corrspondint. COMPONENTE INDICADOR SI NO Accions d Mjora / Obsrvacions Estructura d la guía El studiant idntifica la unidad tmática, las comptncias y los rsultados d aprndizaj d sta guía d studio. Objtivo d la guía Rprsntación dl conociminto Organización y scunciación d los contnidos Dscrib con claridad lo qu s spra qu ustd como studiant aprnda con l dsarrollo d las actividads propustas n sta guía. El aprndizaj sprado tin rlación con la comptncia y los rsultados d aprndizaj d la unidad tmática propusta n sta guía. Ustd como studiant xplica mdiant una rprsntación gráfica (ralización dl circuito complto) los difrnts filtros pasivos y los difrnts circuitos rctificadors d voltaj qu s usan para formar una funt no rgulada d voltaj DC. Ustd como studiant structura los contnidos a dsarrollar n la guía organizándolos n conocimintos y habilidads. Enuncia con claridad las accions qu db dsarrollar para ralizar cada uno d los jrcicios propustos n sta guía. Los jrcicios propustos d las difrnts class d filtros pasivos guardan rlación ntr sí favorcindo la articulación d los contnidos

7 Actividads d aprndizaj stipulados n sta guía. Los jrcicios propustos n las actividads d aprndizaj promuvn l análisis, la solución d problmas, y l trabajo grupal, útils n su vida profsional. Las rcomndacions plantadas n sta guía son útils para ralizar las actividads d aprndizaj d la manra más adcuada posibl. Los jrcicios propustos n las actividads d aprndizaj s ralizan n scuncia, d acurdo al ordn d compljidad qu pos cada una d las difrnts class d filtros pasivos. Bibliografía Alinación d componnts d la guía Las funts d consulta sugridas n sta guía son d gran utilidad n la ralización y comprnsión d la misma. S vidncia articulación y cohrncia ntr l objtivo d la guía, los contnidos, las actividads d aprndizaj, la valuación y las funts bibliográficas propustas n sta guía. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA BOYLESTAD, ROBERT L. y NASHELSKY, LOUIS. Elctrónica: Toría d Circuitos. Editorial Prntic Hall. México, MALVINO, ALBERT PAUL. Principios d Elctrónica. Editorial Mc Graw -Hill. México, 1993 BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA CUTLER, PHILLIP. Análisis d circuitos con smiconductors

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