Verificar experimentalmente la operación teórica de dos tipos de reguladores de voltaje.

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1 Electrónica II. Guía 9 1 Facultad: Ingeniería. Escuela: Electrónica. Asignatura: Electrónica II. Lugar de ejecución: Fundamentos Generales, aula 3.21 (Edificio 3, 2da planta). REGULADORES DE VOLTAJE Objetivo general Verificar experimentalmente la operación teórica de dos tipos de reguladores de voltaje. Objetivos específicos Implementar el circuito del regulador a transistor básico Utilizar el regulador integrado LM317 Medir la tensión CD a la salida de los circuitos reguladores a diferentes cargas Materiales y equipo 1 Unidad PU-2000 con PU Tarjeta EB Multímetro 1 Osciloscopio digital PicoScope 2204A. 1 Computadora con el software PicoScope 6 1 Cable USB tipo A/B 6 Cables de conexión para el PU Puntas de osciloscopio 2 Puntas para multímetro Introducción Teórica Un regulador de voltaje proporciona un voltaje de salida de cd constante que es esencialmente independiente del voltaje de entrada, de la corriente de carga de salida y de la temperatura. El regulador de voltaje es parte de una fuente de alimentación, su voltaje de entrada proviene de la salida filtrada de un rectificador producida por un voltaje de ca o por una batería, en el caso de sistemas portátiles. La mayoría de los reguladores de voltaje caen dentro de dos amplias categorías: reguladores lineales (como los que se probarán en esta práctica) y reguladores de conmutación. Los reguladores lineales normalmente están disponibles para voltaje de salida positivo o negativo, fijo o variable. Un regulador doble proporciona salidas tanto positivas como negativas. En la categoría de regulador de conmutación se tienen tres configuraciones generales: reductora, elevadora e inversora. Un regulador de voltaje puede construirse con diversos componentes como ampificadores operacionales, transistores, diodos zener, etc. como el mostrado en la Figura 1 o pueden utilizarse circuitos integrados específicos para ese fin, hay muchos tipos de reguladores integrados disponibles comercialmente. Los tipos más populares son el regulador de voltaje fijo de tres terminales y el regulador de voltaje ajustable de tres terminales como el LM317 cuyo circuito de conexión se muestra en la Figura 2.

2 2 Electrónica II. Guía 9 Figura 1. Regulador de voltaje con transistor y zener. Figura 2. Circuito de conexión del regulador de voltaje variable LM317. Procedimiento PARTE I. REGULADORES CON TRANSISTORES. 1. Conecte la tarjeta EB-141 al PU Ensamble el circuito que se muestra en la Figura 3 3. Conecte en el terminal llamado SG in el generador de señales del PU-2200 con una onda senoidal de 50 Hz y 10 Vp-p sin offset.

3 Electrónica II. Guía 9 3 Figura 3. Fuente de voltaje no regulada. 4. Mida anote los voltajes de directa y el voltaje de rizado (en AC) a la salida de la fuente no regulada. Vdc = Vrizo = 5. Sin desconectar el circuito anterior, arme el circuito que se muestra en la Figura 4. Figura 4. Circuito regulador a transistor. 6. Conecte la salida de la fuente no regulada (Figura 3) a la entrada del regulador con transistores (Figura 4).

4 4 Electrónica II. Guía 9 7. Mida y anote los voltajes de directa en: el diodo zener (Vz) y el voltaje de rizado en la salida del regulador. Estas mediciones las está realizando con el regulador en vacío (Iload = 0A). Vz = (Vload)p-p = 8. Ahora mida, usando el osciloscopio, el voltaje en directa del Emisor de Q1 (VE en la Figura 4) y a la salida del regulador (Vload). Anótelos en la Tabla 1. Iload (ma) VE (V) Vload (V) Tabla 1. Medición de tensión y corriente del regulador a transistor. 9. Ubique el bloque llamado Carga electrónica que se muestra en la Figura 5 y gire totalmente el potenciómetro Rv1 en sentido horario, con esto ajusta la carga para demandar la máxima corriente al regulador. Figura 5. Circuito de la carga electrónica. 10. Conecte la carga electrónica al regulador y mida con el amperímetro la corriente de carga Iload como se muestra en la Figura Ajuste la corriente usando Rv1 a 2.5 ma y mida usando el osciloscopio VE y Vload. Anote sus resultados en la Tabla Repita las mediciones hasta completar la Tabla Grafique sus resultados en la Figura 6.

5 Electrónica II. Guía 9 5 Figura 6. Características de carga del regulador a transistor. 14. Para la última medición (Iload al máximo) mida y anote el voltaje de rizado en el emisor y en la carga. (Vload) p-p = (VE) p-p = 15. Desconecte la carga electrónica. 16. Modifique el circuito regulador como se muestra en la Figura 7. Gire el potenciómetro RV2 totalmente en sentido horario para obtener la máxima tensión de salida. 17. Realice las siguientes mediciones: Vdc = Vrizo = Figura 7. Circuito regulador a transistor con retroalimentación. 18. Con el potenciómetro RV2 Ajuste Vload a 5V 19. Conecte la carga electrónica a la salida del regulador y ajústela para demandar la mínima corriente (potenciómetro girado totalmente en sentido anti-horario) y anote el dato en la Tabla 2.

6 6 Electrónica II. Guía Ahora ajuste la carga electrónica para demandar 5 ma. Anote su medición en la Tabla 2. Iload (ma) Vload (V) Tabla 2. Medición de corriente y tensión del regulador con retroalimentación (para Vsal mínima). 21. Complete las mediciones de Vload a medida que ajusta el valor de Iload usando la carga electrónica 22. Grafique sus resultados en la Figura 8. Figura 8. Características de carga del regulador a transistores mejorado para Vsal mínima. 23. Desconecte la carga y ajuste Vload al máximo (potenciómetro RV2 girado totalmente en sentido horario). 24. Ajuste la carga al mínimo (potenciómetro RV1 girado totalmente en sentido horario) y reconecte al circuito. 25. Ajuste la carga a 5mA y mida Vload. Anote sus resultados en la Tabla Complete los demás datos de la Tabla 3. Iload (ma) Vload (V) Tabla 3. Medición de corriente y tensión del regulador con retroalimentación (para Vsal máxima). 27. Grafique sus resultados en la Figura 9.

7 Electrónica II. Guía 9 7 Figura 9. Características de carga del regulador a transistores mejorado para Vsal máxima. PARTE II. REGULADORES INTEGRADOS. 28. Desconecte solamente la parte del regulador a transistor y ubique el bloque llamado MONOLITHIC REG. 29. Ensamble el circuito de la Figura 10. Figura 10. Regulador con IC LM Conecte la salida de la fuente no regulada a la entrada del LM Conecte el voltímetro a la salida del regulador y mida el voltaje de dc y rizado, anote estos valores en la primera fila de la Tabla 4.

8 8 Electrónica II. Guía 9 Voltajes Condición Sin Rload R16 R21 Vdc Tabla 4. Regulación para Vsal=Vref. Vrizo 32. Conecte a la salida del LM317 la resistencia R16 y mida el voltaje DC y de rizo obtenidos y anótelos en la segunda fila de la Tabla Desconecte R16 y ahora conecte R21 al LM317 y repita la medición del paso anterior y anótela en la tercera fila de la Tabla Desconecte R Retire el puente en Rv3 y ajuste el potenciómetro para obtener 9 V a la salida del regulador. 36. Conecte a la salida de regulador la carga electrónica y ajústela para demandar la máxima corriente posible (potenciómetro RV1 girado totalmente en sentido horario). 37. Mida el voltaje de salida del regulador y anótelo en la Tabla Desconecte la carga y ajuste el regulador para obtener 8V a la salida. 39. Reconecte la carga electrónica y mida el voltaje obtenido a la salida del regulador 40. Repita los pasos anteriores hasta completar los datos de la Tabla 5. Vload (vacio) Vload (carga) Tabla 5. Regulación de tensión del LM Apague y desconecte los equipos dejando limpio y ordenado su puesto de trabajo. Análisis de Resultados 1. Presente datos, tablas y gráficas solicitadas en el procedimiento de la guía.

9 Electrónica II. Guía 9 9 Investigación Complementaria Investigue circuitos integrados reguladores de voltaje para voltajes fijos de -5V, -12V, +5V y +12V y uno para voltajes variables negativos. Bibliografía Degem Systems, Curso EB-141 Fuentes de Alimentación, I.T.S Inter Training Systems Ltd Floyd T, Dispositivos Electrónicos, octava edición, PEARSON, Boylestad, R - Nashelsky, L, Electrónica: Teoría de Circuitos y Dispositivos Electrónicos, décima edición, PRENTICE HALL, Savant, C - Roden M, y Carpenter G, Diseño Electrónico: Circuitos y Sistemas, tercera edición PRENTICE HALL, 2000.

10 10 Electrónica II. Guía 9 Hoja de cotejo: 9 Guía 9: Reguladores de Voltaje Alumno/a: Mesa No: Docente: GL: Fecha: EVALUACION CONOCIMIENTO APLICACIÓN DEL CONOCIMIENTO % Nota Conocimiento deficiente de los fundamentos teóricos aplicados en la práctica No realizó los pasos de la guía Conocimiento y explicación incompleta de los fundamentos teóricos aplicados en la práctica Necesitó la ayuda del docente de laboratorio Conocimiento completo y explicación clara de los fundamentos teóricos aplicados en la práctica Realizó los pasos de la guía y lleno todas las partes donde aplicaba 30 No realizó el análisis de resultados Necesitó la ayuda del docente de laboratorio Realizó el análisis de resultados ACTITUD 15 No tiene actitud proactiva Actitud propositiva, pero sus propuestas no son aplicables al desarrollo de la práctica. Tiene actitud proactiva y sus propuestas son concretas y factibles. TOTAL 100