Download taller fuente regulada

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PROYECTOS
FUENTE REGULADA
La evolución de nuestra sociedad está ligada a la de la electrónica. Constantemente convivimos, muchas veces
sin ni si quiera darnos cuenta, con todo tipo de elementos electrónicos. A diario, se utiliza un coche, un teléfono
o se ve la televisión sin saber que todo ello funciona gracias a la electrónica. Hay una interminable lista de cosas
que hacen la vida mucho más fácil y en las que la electrónica juega un papel crucial.
En general casi todos los circuitos electrónicos funcionan con alimentación continua, sin embargo por su
facilidad de generación, transporte, transformación y uso, la electricidad de la que se dispone, con más
facilidad, es alterna, en sus diversas formas. Es decir, no siempre disponemos de una fuente eléctrica continua,
por lo que nos vemos obligados a convertir la electricidad alterna. En Ecuador se dispone en cualquier
tomacorriente de un domicilio de 120 VAC-RMS, que deben ser tratados para poder alimentar los circuitos
electrónicos que contienen los equipos de música, el aire acondicionado, un ordenador, un microondas, etc. Este
es el punto de partida de las fuentes de alimentación y reguladores electrónicos, que son los encargados de
adecuar los valores de la red de distribución a los valores necesarios para que funcionen adecuadamente y no
sufran daños dichos circuitos electrónicos, entre otros usos.
En general, se entiende por fuente de alimentación de un equipo eléctrico, la parte del mismo destinada a
adecuar las características y parámetros de la energía disponible para la alimentación del mismo, o fuente de
alimentación primaria, con el fin de proveer un funcionamiento estable y seguro.
Transformación de voltaje
En algunos casos, es necesario reducir o aumentar el voltaje o la corriente disponible para alimentar un circuito
determinado. Para estos fines, se emplea un dispositivo eléctrico conocido como el transformador de poder.
Existen un sin fin de tipos de transformador de poder. El transformador permite obtener voltajes mayores o
menores que los producidos por una fuente de energía eléctrica de corriente alterna, por lo general entre 105 y
120 voltios RMS.
Un transformador se compone de dos enrollamientos o embobinados eléctricamente aislados entre sí, devanados
sobre el mismo núcleo de hierro o de aire. Una corriente alterna que circula por uno de los devanados genera en
el núcleo un campo magnético alterno, del cual la mayor parte atraviesa al otro devanado e induce en él una
fuerza electro- motriz también alterna. La potencia eléctrica es transferida así de un devanado a otro, por medio
del flujo magnético a través del núcleo. El devanado al cual se le suministra potencia se llama primario, y el
que cede potencia se llama secundario. En cualquier transformador, no todas las líneas de flujo están
enteramente en el hierro, porque algunas de ellas vuelven a través del aire.
Rectificación
Un circuito rectificador convierte corriente alterna en corriente directa pulsante que luego puede filtrarse en
corriente directa pura, emulando la producida por las baterías. Para hacerlo, el rectificador debe conducir
corriente con el mínimo de resistencia en dirección hacia la carga y bloquear su flujo en dirección inversa. El
diodo, dispositivo semiconductor con sus características de corriente unidireccional y unipolar, es muy
adecuado para rectificar.
Fig. Señal que proporciona un rectificador de onda completa.
Filtros
Los filtros son dispositivos eléctricos que tienden a adecuar una tensión alterna para utilizarla como
alimentación continua de cualquier circuito. Los filtros de alimentación son sólo una de las aplicaciones de
estos.
Filtro con condensador
Si incluimos a la salida de un rectificador de onda completa y antes de la carga un condensador, este ayudará a
aplanar el voltaje de salida.
Cuando el diodo conduce (semiciclo positivo) el condensador se carga al valor pico del voltaje de entrada. En el
siguiente semiciclo, cuando el diodo está polarizado en inversa y no hay flujo de corriente hacia la carga, es el
condensador el que entrega corriente a la carga (el condensador se descarga a través de la resistencia de carga).
El condensador al entregar corriente a la carga se descarga (disminuye el voltaje en sus terminales).
Tensión de rizado
A la variación del voltaje (∆V) en los terminales del condensador debido a la descarga de este en la resistencia
de carga se le llama tensión de rizado. La magnitud de este rizado dependerá del valor de la resistencia de carga
y al valor del condensador.
Si el condensador es grande significa menos rizado, pero aún cumpliéndose esta condición el rizado podría ser
grande si la resistencia de carga es muy pequeña (corriente en la carga es grande).
La última etapa de una fuente de voltaje es la regulación, un regulador de tensión (a veces traducido del inglés
como regulador de voltaje) es un dispositivo electrónico diseñado con el objetivo de proteger aparatos eléctricos
y electrónicos sensibles a variaciones de diferencia de potencial o voltaje y ruido existente en la corriente
alterna de la distribución eléctrica.
Los reguladores de tensión están presentes en las fuentes de alimentación de corriente continua reguladas, cuya
misión es la de proporcionar una tensión constante a su salida.
Los reguladores de voltaje comprenden una clase de CIs muy utilizados. Lo reguladores en circuitos
integrados contienen los circuitos de la fuente de referencia, el amplificador comparador, el dispositivo de
control y la protección contra la sobrecarga, todo en un CI. A pesar de que la construcción interna de un CI es
un tanto distinta de la descrita para los circuitos reguladores de voltaje discretos, la operación externa es muy
similar. La unidades de CI ofrecen la regulación de un voltaje fijo positivo o negativo o de un voltaje ajustable.
Reguladores de voltaje de tres terminales
La figura muestra la conexión básica de un regulador de voltaje de CI de tres terminales con una carga. El
regulador de voltaje fijo cuenta con un voltaje DC de entrada no regulado Vi, aplicado a una terminal de
entrada, un voltaje DC de salida regulado Vo, en una segunda terminal, y la tercera terminal conectada a tierra.
Para un regulador seleccionado, la especificaciones del dispositivo de CI listan un rango de voltaje sobre el cual
puede variar el voltaje de entrada para mantener un voltaje de salida regulado obre un rango de corriente de
carga. Las especificaciones también listan la cantidad de cambio de voltaje de salida que resulta debido a un
cambio de corriente de carga (regulación de carga) o en el voltaje de entrada (regulación de línea).
Reguladores de voltaje positivo fijo
Los reguladores de la serie 78 ofrecen voltajes fijos regulado que van de 5 a 24 V. La figura muestra la forma
en la que uno de estos CIs, el 7812, se conecta para proporcionar un voltaje regulado de salida de +12V DC. Un
voltaje de entrada no regulado Vi, es filtrado por el capacitor C1 y conectado a la terminal IN(entrada) del CI. La
terminal OUT (salida) del CI proporciona 12V regulados, los cuales son filtrados por el capacitor C2
(principalmente para cualquier ruido de alta frecuencia). La tercera terminal del CI se conecta a tierra(GND).
Mientras que el voltaje de entrada varié dentro de un rango permitido de voltaje y la carga de salida varié dentro
de un rango aceptable, el voltaje de salida permanecerá constante dentro de los limites especificados de
variación del voltaje. Estos límites se detallan en las hojas de especificaciones de los fabricantes. En la tabla se
presenta una lista de CI reguladores de voltaje positivo.
En la conexión de la siguiente figura se muestra la operación de un regulador 7812 dentro de una fuente de
alimentación completa. El voltaje de línea AC (120 V rms) se reduce a 18 V rms a través de cada mitad del
transformador con derivación central. Luego, un rectificador de onda completa y un filtro de capacitor
proporcionan un voltaje de DC no regulado, que se muestra como un voltaje cercano a 22V, con un rizo de AC
de unos cuanto volts como la entrada al regulador de voltaje. El CI 7812 después proporcionara una salida que
se encuentra regulada en +12V DC.
TALLER EN CLASE
1. Subraye los aspectos más importantes del texto.
2. Realice un esquema grafico (mapa conceptual, cuadro sinóptico, etc ) que resuma el texto mostrado
3. ¿Cuál es la función de una fuente de voltaje y explique el por qué de su uso?
4. Escriba la función de un transformador en una fuente de voltaje
5. Escriba la función de un puente rectificador en una fuente de voltaje
6. Escriba la función de un filtro C en una fuente de voltaje
7. Dibuje un diagrama de bloques que muestre las etapas que conforman una fuente de voltaje regulada
8. Dibuje los bloques anteriores con las gráficas de las señales que se esperarían medir en cada etapa de
una fuente de voltaje
9. Defina con sus propias palabras que es un regulador de tensión.
10. ¿Qué función cumple la etapa de regulación de tensión?
11. ¿Qué significa la numeración de un regulador 7812, 7810, 7805?
12. ¿Qué entiende por tensión de rizado?
13. Indique una forma de eliminar el rizado de una fuente de voltaje
14. Indique el rango de valores de voltaje regulados que proporcionan los reguladores de la serie 78