UNIVERSIDAD DEL VALLE - FACULTAD DE INGENIERÍA. LABORATORIO DE FUENTES Y AMPLIFICADORES Práctica #1: REGULADOR DE VOLTAJE LINEAL

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1 UNIVERSIDAD DEL VALLE - FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA ACADÉMICO DE TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA LABORATORIO DE FUENTES Y AMPLIFICADORES Práctica #1: REGULADOR DE VOLTAJE LINEAL **** Lea completamente esta guía antes de realizar la práctica **** 1. OBJETIVOS 1.1. Conocer la estructura y las ventajas de uno una fuente de alimentación conmutada regulable Caracterizar un regulador conmutable regulable L COMPONENTES Y EQUIPO DE LABORATORIO Circuito Integrado L4960 (Proporcionado en el laboratorio). Bobina de 150µH (Proporcionada en el laboratorio). Resistencias y condensadores mostrados en la Figura No. 4. Figura 1. Operación del Circuito El bucle de regulación consiste en un oscilador de diente de sierra, un amplificador de error, la etapa de comparación y la de salida. Una señal de error se produce al comparar el voltaje de salida con un voltaje de referencia de 5.1V proporcionado por el chip. 3. GENERALIDADES. El L4960 es un regulador de conmutación de potencia monolítico que entrega 2.5A a una tensión variable de 5V a 40V en una configuración reductora Las características del dispositivo incluyen la limitación de corriente, arranque suave, protección térmica y ciclo de trabajo 0 a 100% para el modo de funcionamiento continuo. Operación eficiente a cambio de frecuencias de hasta 150KHz lo que permite una reducción en el tamaño y el costo de los componentes del filtro externo. Figura 2. Esta señal de error se compara con la señal diente de sierra para generar los pulsos de frecuencia fija ancho de pulso modulado que impulsan la etapa de salida. La salida del amplificador de error es inicialmente fijada por el condensador externo (C ss ) y se deja subir, de forma lineal, ya que este condensador se carga por una fuente de corriente constante. La protección de sobrecarga de salida se presenta en la forma de un limitador de corriente. Laboratorio de Fuentes y Amplificadores - Pagina # 1

2 La corriente de carga es detectada por una resistencia interna conectada a un comparador. Cuando la corriente de carga excede un umbral predefinido este comparador establece un flip-flop que desactiva la etapa de salida y descarga el capacitor de arranque suave. Un segundo comparador resetea el flip-flop cuando la tensión en el condensador de arranque suave ha caído a 0.4V. debe resultar del experimento se encuentra anexa (Tabla No. 2). Figura 4. Figura 3. La etapa de salida se habilita de nuevo y la tensión de salida se eleva bajo el control de la red de arranque suave. Si la sobrecarga, todavía está presente el limitador se activará de nuevo cuando el actual se alcanza el umbral. El promedio actual de cortocircuito está limitado a un valor seguro por el tiempo muerto introducido por la red de arranque suave. El circuito de sobrecarga térmica desactiva el funcionamiento del circuito cuando la temperatura de unión alcanza los 150 C y tiene histéresis para evitar condiciones inestables. 4. PROCEDIMIENTO 4.1 Linealidad del regulador. Con el trimmer y con la fuente de alimentación (Referencia) varié el valor del voltaje en la salida hasta obtener el voltaje deseado. La tabla de datos que debe resultar del experimento se encuentra anexa (Tabla No. 1). 5. INFORME 5.1. Presente de manera ordenada los datos obtenidos en los puntos 4.1. a 4.2. y las especificaciones que resultan de tales datos: linealidad, offset, etc Conclusiones, comentarios, referencias bibliográficas. BIBLIOGRAFÍA df/l/4/9/6/l4960.shtml Respuesta ante cambio en la referencia. Con el trimmer varié hasta obtener un valor de voltaje de 12 y aplique a la entrada (Pin 1) un voltaje en el rango de 5 a 30 Volts; seguidamente mida el voltaje en la salida. La tabla de datos que Laboratorio de Fuentes y Amplificadores - Pagina # 2

3 Voltaje Medido (Vin) (Vo) Error (%) Voltaje Medido (Vin) Deseado (Vo_D) Medido (Vo_M) Error (%) Tabla No.1 Tabla No. 2 Laboratorio de Fuentes y Amplificadores - Pagina # 3

4 L4960 PIN CONNECTION (Top view) ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS Symbol Parameter Value Unit V 1 Input voltage 50 V V 1 - V 7 Input to output voltage difference 50 V V 7 Negative output DC voltage -1 V Negative output peak voltage at t = 0.1µs; f = 100KHz -5 V V 3, V 6 Voltage at pin 3 and V V 2 Voltage at pin 2 7 V I 3 Pin 3 sink current 1 ma I 5 Pin 5 source current 20 ma P tot Power dissipation at T case 90 C 15 W T j, T stg Junction and storage temperature -40 to 150 C PIN FUNCTIONS N NAME FUNCTION 1 SUPPLY VOLTAGE Unregulated voltage input. An internal regulator powers the internal logic. 2 FEEDBACK INPUT The feedback terminal of the regulation loop. The output is connected directly to this terminal for 5.1V operation; it is connected via a divider for higher voltages. 3 FREQUENCY COMPENSATION A series RC network connected between this terminal and ground determines the regulation loop gain characteristics. 4 GROUND Common ground terminal. 5 OSCILLATOR A parallel RC network connected to this terminal determines the. 6 SOFT START Soft start time constant. A capacitor is connected between this terminal and ground to define the soft start time constant. This capacitor also determines the average short circuit output current. 7 OUTPUT Regulator output. 2/16

5 L4960 THERMAL DATA Symbol Parameter Value Unit R th j-case Thermal resistance junction-case max 4 C/W R th j-amb Thermal resistance junction-ambient max 50 C/W ELECTRICAL CHARACTERISTICS (Refer to the test circuit, Tj = 25 C, Vi = 35V, unless otherwise specified) Symbol Parameter Test Conditions Min. Typ. Max. Unit DYNAMIC CHARACTERISTICS V o Output voltage range V i = 46V I o = 1A V ref 40 V V i Input voltage range V o = V ref to 36V I o = 2.5A 9 46 V V o Line regulation V i = 10V to 40V V o = V ref I o = 1A mv V o Load regulation V o = V ref I o = 0.5A to 2A mv V ref Internal reference voltage (pin 2) V i = 9V to 46V I o = 1A V V ref T Average temperature coefficient of refer voltage T j = 0 C to 125 C I o = 1A 0.4 mv/ C V d Dropout voltage I o = 2A V I om Maximum operating load current V i = 9V to 46V V o = V ref to 36V 2.5 A I 7L Current limiting threshold (pin 7) V i = 9V to 46V V o = V ref to 36V A I SH Input average current V i = 46V; output short-circuit ma η Efficiency f = 100KHz V o = V ref 75 % I o = 2A V o = 12V 85 % SVR Supply voltage ripple rejection V i = 2V rms fripple = 100Hz V o = V ref Io = 1A db f Switching frequency KHz f V i f T j f max T sd Voltage stability of Temperature stability of Maximum operating Thermal shutdown junction temperature V i = 9V to 46V 0.5 % T j = 0 C to 125 C 1 % V o = V ref I o = 2A KHz 150 C 3/16

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