LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRÓNICOS II

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1 UNVESA E LA FONTEA FAULTA E NGENEÍA YENAS EPTO. E NGENEÍA ELÉTA OBJETVOS LABOATOO E UTOS ELETÓNOS TEMA 7: eguladoes e Tensión Y Fuentes e Pode POFESO : J.. Huican Familiaiza al alumno con los difeentes cicuitos utilizados como fuentes de pode. Ama los difeentes diseños paa tal efecto. ompoba expeimentalmente las caacteísticas de las configuaciones popuesta. NTOUÓN En geneal la gan mayoía de los cicuitos electónicos equieen de una fuente de alimentación de c.c. omo las bateías esultan poco económicas, sobetodo ante equeimientos de potencia elevados, se ecue a sistemas que pemitan conveti la señal de 220 Volts A de la ed en coiente continua, con las condiciones de voltaje y coiente exigidas po el cicuito en paticula. En esta sesión se analizaá el compotamiento de divesos cicuitos que cumplen este cometido. FUNAMENTO TEÓO (Basic eview) Los elementos de una fuente egulada se indican en el diagama de bloques de la figua 1. ENTAA ETFAO FLTO EGULAO SALA v Voltaje no egulado s v s max v s min v (a) (b) t Figua 1. (a) iagama de bloques de una fuente egulada. (b) Voltaje no egulado a la salida del filto. Estas etapas se deciben en los siguientes apatados. Paa todos los casos epesenta la caga al egulado y coespondeá al filto. Los esquemas pesentados muestan las tes configuaciones básicas. Etapa ectificadoa a. ectificado de media onda La foma más sencilla de ectifica la.a. es caga un condensado a tavés de un diodo. L 220 vac Figua. 2. ectificado de ½ onda. ev Laboatoio de icuitos

2 b. ectificado de onda completa Este cicuito apovecha ambos semiciclos de la onda altena. 220 vac 1 2 L 3 4 Figua 3. ectificado de onda completa. c. ectificado de onda completa con punto medio Este cicuito apovecha ambos semiciclos, con la difeencia que utiliza menos componentes y además la configuación es más sencilla. 1 L 220 vac 2 Etapa de egulación Figua 4. ectifcado de onda completa con punto medio. a. eguladoes e Tensión on omponentes iscetos Existe un amplia gama de configuaciones que pemiten ealiza tanto la egulación de voltaje o coiente de una fuente. Existen dos fomas básicas de establece la egulación: Paalelo o seie. Fuente no egulado Fuente no egulada aga egulada egulado aga (a) (b) Figua 5. Esquemas de egulación. (a) Seie. (b) Paalelo. Todos estos eguladoes están constuidos utilizando tansistoes, diodos zene, esistencias, condensadoes y AO s. Un egulado básico consta de un esisto y un diodo zene, el cual se conectaá en paalelo con la caga (figua 6a). Sin embago, este método no povee una buena egulación debido a las limitaciones del zene (esistencia distinta de ceo, capacidad de coiente del zene, V z disponibles, etc.). El diseño de este egulado se basa en el cálculo de, esto de acuedo a la siguiente expesión. Laboatoio de icuitos

3 VN V z V smax zmax V z Bmin V smin zmin V z Bmax El VN (Voltage No egulado) fluctua ente un V smax y V smin, el cual coespondeá al voltaje de ondulación v. v s VN v z z L v s VN v z Q L (a) (b) Figua 6. (a) egulado básico paalelo. (b) egulado básico Seie. Una modificación al egulado paalelo indicado, es la que se muesta en la Figua 6b. El zene se conecta a la base de un tansisto de potencia educiendo de esta foma el flujo de coiente po el diodo. En este caso (paa el cicuito de la Figua 6b) se diseña de acuedo a la expesión Vsmax Vz Lmin zmax Vsmin Vz Lmax zmin Si se conoce la coiente maxima equeida ( Lmax ), se debe asegua que po el zene cicule zmin al menos. Esta coiente puede considease lévemente mayo que ZK del manual. Habitualmente la coiente mínima de un zene fluctua ente 1 y 10 ma, de acuedo a esto puede estima la coiente máxima que ciculaá po el zene zmax =10 zmin. ebe aseguase que la coiente máxima que cicula po el zene no sea mayo que la pemitida po éste. Podía usa la expesión de la Potencia paa estima la coiente máxima. Oto citeio puede se obtene de la Potencia, el Zmax. Utiliza Zmin =0.1 Zmax. En este caso la coiente daá mayo al zmin consideado en el punto anteio, acecándose al ZT del manual. Finalmente, puede utilizase el ZT del manual, sin embago se debe tene en cuenta que la suma de zmin Lmax no sobepase el zmax del zene. b. eguladoes e Tensión on s dealmente se espea que la tensión de salida de una fuente sea independiente de la caga aplicada. Sin embago, en la páctica esto no sucede, pues, la exigencias de caga que se le impongan a la fuente tienden en gan medida a hace disminui la tensión de la salida (a medida que se equiee más coiente). Se hace necesaio entonces ecui a cicuitos eguladoes que mantengan constante la salida, dento de cietos angos de la coiente de caga dados po el cicuito egulado en paticula. eguladoes de tensión fija A esta clasificación petenecen los s de la seie 78xx y 79xx, se tienen: Laboatoio de icuitos

4 LM7812 egulado positivo, voltaje de salida: 12 volts, hasta 1 A LM7912 egulado negativo, voltaje de salida: -12volts, hasta 1 A LM7805 egulado positivo, voltaje de salida: 5 volts (hasta 1.5 A) En el comecio se pueden enconta eguladoes fijos de 5, 6, 8, 12 y hasta 24 volts. La configuación de uso es la que se muesta en la fig XX V i Salida ectificada Vo Salida egulada Figua 7. egulado fijo. eguladoes de tensión ajustable A esta clasificación petenecen los integados de la línea que a continuación se indican: LM317 ango de salida: volts (hasta 1.5A) LM350 ango de salida: volts (hasta 3A) LM338 ango de salida: volts (hasta 5 A) Habitualmente un egulado ajustable se conecta como se indica en la Figua 8. La señal V i coespondeá a la salida del ectificadofilto, luego V o se conecta a la caga. V i LM3XX Vo Figua 8. egulado devoltaje ajustable. onviene evisa los data sheet de los s. onfiguación mejoada paa coientes elevadas Utilizando básicamente las mismas configuaciones anteioes, se pueden obtene coientes de salida aún mayoes, empleando una configuación tansistoizada de acuedo al siguiente esquema Tansisto de potencia Vi egulado Vo onde Figua 9. Tansisto de Paso. Laboatoio de icuitos

5 V EB( ON ) Etapa de Filtaje La etapa de filtaje en este caso consiste en un capacito electolítico el cual puede se calculado en foma apoximada po la siguiente ecuación. e acuedo al peak de la señal sinusoidal, a la coiente pomedio equeida, el usuaio puede especifica el ango de la ondulación. e esta foma el cálculo de los condensadoes puede hacese usando EG fv Vm fv eq onde el eq epesenta el efecto de caga del egulado y. Paa un ectificado de ½ onda, donde es la coiente máxima equeida, f es la fecuencia después de la ectificación de la ed y v es el ipple. Paa un ectficado de onda completa se usa Vm 2 fv 2fv Finalmente es posible constui un sencillo egulado eemplazando en el esquema de la Figua 1a, los cicuitos y componentes espectivos, de acuedo a lo indicado en la Figua 10. ectificado Filto egulado v s L 220 vac v z ESAOLLO TEÓO Figua 10. Sistema ompleto, EJEMPLO. 1. iseñe el egulado básico indicado de la Figua 10 paa: LMax V L v aga onsidee los aspectos de potencia de los componentes en los cálculos. evise las conexiones del tansfomado disponible en pañol. 2. iseñe el egulado de la Figua 6b, consideando el esquema de la Figua 10 con componentes discetos paa se usado con el ectificado diseñado. Laboatoio de icuitos

6 LMax V L v 3. A qué se le llama cuva de egulación y cómo se detemina? Especifique el cicuito paa medi la cuva de egulación 4. evise y estudie la configuación de pines de los eguladoes integados, tanto fijos como ajustables (LM78XX, 79XX, LM317 y LM337). UESTONAO 1. Explique el concepto de facto de ipple. 2. Explique los conceptos de facto de egulación y facto de egulación de línea. 3. Qué desventajas le ve Ud. al usos de eguladoes tansistoizados? 4. Explique el mecanismo de egulación que usa un egulado seie y un egulado en deivación. EVSE EL APUNTE ELAONAO ON EGULAOES E TENSÓN SPONBLE BBLOGAFÍA [1] Savant,.J, iseño Electónico [2] aughlin,., iscoll, F., Amplificadoes Opeacionales y icuitos ntegados Lineales. [3] Motoola, Linea nteface s databook. [4] Schilling,.,icuitos electónicos discetos e integados [5] Apuntes de icuitos Electónicos [6] National Semiconducto, Linea icuits. PENFOME: ESAOLLO TEÓO Puntos 1, 2, 4, 5 LAYOUT E LOS UTOS ecueden que el layout es su diagama de tabajo!. Laboatoio de icuitos