Diseño de Fuente 5.1v

8/17/2019 Diseño de Fuente 5.1v

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DEPARTAMENTO DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS

ASIGNATURA ELÉCTRÓNICA IProfesora: ING. MONICA PATRICIA MARGARITA MEDINA ANDRADE

ALUMNOS:

Luis Tapia

Daniela Pereira

!"# $ SANGOL%U&

Dise'o (e )uen*e re+ula(ora (e *ensi,n:1. OBJETIVOS.

• Diseñar una fuente reguladora de tensión utilizando el conocimientoaprendido en clases.

• Transformar una señal de corriente alterna del toma corrientes a unaseñal de tensión constante.

• Obtener todos los elementos necesarios con sus especicacionespara armar el diseño propuesto.

• Alimentar a un circuito Digital sin que la tensión de alimentacióndisminuya.

. MARCO TEORICO

Fuentes de alimentación

Es el dispositivo que convierte la corriente alterna !A"# en una o varias

corrientes continuas !!"# que alimentan los distintos circuitos del aparato

electrónico al que se conectan.

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna


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$ara %acer dic%a conversión se necesitan los siguientes componentes&

Transfor-a(or (e en*ra(a:

' (educe la tensión de red ))*'+)*v" a otra tensión adecuada.

' Traba,a con corrientes alternas por lo que la tensión de entrada ser-alterna y la de salida tambin.' /a tensión de salida del transformador depende de la tensión de

entrada y del n0mero de espiras de primario y secundario

V 1=V

2(

N 1

N 2

)

Donde 1+ y 1) son el n0mero de espiras del primario y secundario

' $or el primario y el secundario pasan corrientes distintas# la relación

de corrientes tambin depende de la relación de espiras pero al

revs# de la siguiente forma&

I 2= I 1 ( N 1 N 2 )

Donde 2+ e 2) son las corrientes de primario y secundario respectivamente.

Re*i/a(or (e (io(os

3e encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en

tensión continua.

El recticador se conecta despus del transformador# por lo tanto le entra

tensión alterna y tendr- que sacar tensión continua# es decir# un polo

positivo y otro negativo&

Cirui*o Re*i/a(or


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Es un circuito que permite convertir una señal alterna en una continua. Esto

se realiza utilizando diodos recticadores

/os circuitos recticadores pueden ser de 4edia Onda (4O" y de Onda

!ompleta (O!" de acuerdo a la necesidad.

' 3i se quiere eliminar la parte negativa o positiva de una señal alternase utilizar- un circuito (ecticador de 4edia Onda

' En cambio el (ecticador de onda completa (O!" es un circuitoempleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada5i" en corriente continua de salida 5o" pulsante. A diferenciadel recticador de media onda# en este caso# la parte negativa de laseñal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal seconvertir- en negativa# seg0n se necesite una señal positiva onegativa de corriente continua.

)il*ro

Es un circuito que se forma gracias a la asociación de un diodo con un

capacitor# el cual ltra el rizado para dar como resultado una señal de

corriente continua# donde la tensión no var6a en el tiempo pr-cticamente# la

diferencia con el circuito recticador es que aqu6 se añade un capacitor. As6

como en los circuitos recticadores# en los circuitos ltro tambin e7iste

ltros capacitivos de media onda y onda completa.

)a*or (e Ri0a(o:

RO

RM

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_de_media_ondahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_de_media_onda


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Es una medida o dato indicativo de la pureza de la tensión continua

de salida del recticador. Tambin es llamado 8uctuación o ripple. Es

la pequeña componente de alterna que queda tras recticarse una

señal a corriente continua. El rizado puede reducirse mediante un

ltro condensador.

3e dene como&

r= V r

V DC =

1

2√ 3 fCR

Re+ula(or

DIODO 1ENER

Es un diodo de unión p'n pero traba,a en la zona de ruptura de la tensión en

polarización inversa. Es un regulador de tensión# es decir mantiene la

tensión de salida constante .

a. Efe*o 1ener.

El efecto zener se basa en la aplicación de tensiones inversas que

originan# debido a la caracter6stica constitución de los mismos# fuertes

campos elctricos que causan la rotura de los enlaces entre los -tomos

de,ando as6 electrones libres capaces de establecer la conducción. Al

aplicar una tensión inversa pequeña a un diodo# circula una corriente

cuyo valor es muy pequeño y que est- formada por %uecos y electrones

generados trmicamente. 3in embargo al aumentar %asta cierto valor la

tensión inversa# se produce una ruptura espontanea de los enlaces

covalentes de los -tomos pró7imos a la unión $ 1. /a ruptura de dic%os

enlaces genera pares electrón ' %ueco y se produce as6 un aumento

notable de la corriente. Esta acción es el efecto zener propiamente dic%o.

El efecto 9ener se da para tensiones de ruptura mayores a :'; voltios

2. Efe*o A3alan4a.

Este efecto ocurre con tensiones inversas elevadas en una unión p'n#

los electrones libres se aceleran a velocidades tan altas que son capacesde desalo,ar a los electrones de valencia. !uando se produce esta


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situación# los electrones de valencia se convierten en electrones libres

que desalo,an a otros electrones de valencia.

El aumento de la tensión inversa %ace que el campo elctrico interno

acelere e7cesivamente a los electrones libres los cuales c%ocan contra

los enlaces covalentes y arrancan nuevos electrones y estos a su vezrepiten el proceso# resultando un incremento de corriente.

5. C6lulo (e las )or-ulas a u*ili0ar:

V DC

V DC =V op−V rpp

2

Vrpp=Vc=

1

c ∫0

T /2

idt

Vrpp=Vc=1

c∫0

T /2

I DC dt

Vrpp=Vc= I DC

c ∫

0

T /2

dt

Vrpp=Vc= I DC

2c ∙ T

Vrpp=Vc= I DC

2c ∙1

f

Vrpp=Vc= I DC

2cf

rppC V V =


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fC

I V V

V V V

DC rp DC

rpp

rp DC

4

2

−=

−=

!on

R

V I OC DC =

( ) fCR

rp

DC

DC op

DC

op DC

V V

fCRV V

fCR

V V V

4

11

4

11

4

+=

+=

−=

7r-s:

222

DC RMS rms V V V −=

!on

0

= DC V

RMS rms V V =

!on

dt V T

V r T

RMS

22/

0

2 1 ∫ =

rp

rp

r V t

T

V V +−=

4


7/21

32

6

23

2

24

4

38

16

2

8

3

16

8161

41

2

2

2

2

32

2/

0

2

2

32

2

2

2

2

22/

0

2

2/

0

2

rp

rms

rp

rp

rp

T

rp

rp

rprpT

rp

rpT

rms

V V

T

T

V

T T T

T

V

T

T

T

T

T

T

V

t T

t

T

t

T

V

dt V t T

V t

T

V

T

dt V t T

V

T V

=

=

+−=

+−

∗=

+−=

+−=

+−=

∫

∫

4. Diseño del Circuito:

Dio(o 1ener:

Da*os:

I zmax=189mA

I zmin=178

10=18 .9mA

R zmin=7Ω

V z=5.1v

)uen*e (e ali-en*ai,n:


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V p¿V rms=120 v rms

V p2=12.1 vrms

CALCULO DEV ¿

V p¿=V p √ 2

V p¿=12.1√ 2=17 ,1v

5alor e7perimental&

Vp¿=17V

An6lisis (e Errores:

5olta,es 5( .+5E7perime

ntal

+>5

E=|

valor teórico−valor experimental

valor teórico

|∗100


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E =|17.1−1717.1 |∗100

E =0.58

De acuerdo a los datos obtenidos se pudo concluir que tienen

un margen de error aceptable del 0.58 %.

Voltae pico delcapacitor

V opCap=V ¿−2Vr

V opCap=17.1−2(0.6)=15.84 v

5alor e7perimental&

V opCap=15.2V


5olta,es 5(


10/21


11/21


12/21

R*min= 5.1

189mA

R*min=30 Ω

Cn valor Teórico real de la resistencia m6nima del diodo.

$ero traba,ando con la especicación del Diodo traba,aremos en la peor

condición de su resistencia m6nima.

R*min=7 Ω

Rs=62Ω # !alculado previamente.

E8ui3alenia (e la ar+a Cone*a(a en paralelo en el apai*or:

EL (io(o 1ENER *iene una resis*enia -9ni-a -6;i-a por lo 8ueproe(e-os a alular la resis*enia e8ui3alen*e (el on


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Como: R !"ax# $

3e levanta la indeterminación dividiendo al denominador y al numerador

para R !"ax &

Rc= R s+( 7 ∙307+30 ) Rc=62Ω+5.67Ω

Rc=67.68Ω

Cirui*o E8ui3alen*e:

Con es*e (a*o a po(re-os o2*ener el 3alor (e nues*ro apai*or8ue sopor*ara a (i4a ar+a -6;i-a:

r=Vrms

Vdc

r= Vrp

√ 3Vdc

r= Vrpp

4 √ 3Vdc

r= Idc

4 √ 3 fC+Vdc

r= Idc

4 √ 3 fC+R +Idc

r= 1

4 √ 3 ,C R c

C = 1

4√ 3 Rc r


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C = 1

4√ 3(60 -z)(67.68)(0.01)

C =3478 ,

Co-erial-en*e enon*ra-os el apai*or (e 55!! por lo 8ue

lo u*ili0are-os en el (ise'o proe(e-os a alular el nue3o fa*or(e ri0a(o:

r= 1

4 √ 3 ,C Rc

r= 1

4 √ 3 (60 -z)(67 .68 Ω)(3300 )

r=0.0103

Por lo ual el fa*or (e ri0a(o se enuen*ra (en*ro (e un -ar+enaep*a2le.

7alor e;peri-en*al:

r=V rms

V DC

7ol*a


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V rms=0.117V

7ol*a


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relativamente un poco más alto se debe al manejo de valores

sumamente pequeos.

Cirui*o Dise'a(o:

Don(e R ! Pue(e 3ariar (es(e los 5 > en a(elan*e:

Si-ulaiones:

!ara R !=1 /


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!ara R !=100Ω


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)uniona-ien*o (e la fuen*e ali-en*an(o un irui*o Di+i*al:

Dise'o (el irui*o Di+i*al:

E/ circuito realiza una suma de dos n0meros de ; bits a complemento a dos#

el circuito cuenta con ; diodos /edGs# +@ resistencias# ) circuitos integrados

y dos dipsHitc%.

)uen*e ali-en*an(o al irui*o sin nin+?n le( enen(i(o:


5olta,eEsperado ?.+E7perimenta

l&

?.)+

E =|valor teórico−valor experimentalvalor teórico |∗100

E =

|5.1−5.27

5.1

|∗100

E =3 .3


un margen de error aceptable del "." %.

)uen*e ali-en*an(o al irui*o on la -i*a( (e los (io(os le(@senen(i(o 5 (io(os Le(@sB:


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5olta,eEsperado ?.+E7perimenta

l&

?.+>

E =|valor teórico−valor experimentalvalor teórico |∗100

E =|5.1−5.175.1 |∗100 E =1.37


un margen de error aceptable del #."7 %.

)uen*e ali-en*an(o al irui*o on *o(os los (io(os le(@s enen(i(o

(io(os Le(@sB:


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5olta,e

Esperado ?.+E7perimenta

l&

?.*:

E =|valor teórico−valor experimentalva lor teórico |∗100

E =|5.1−5.045.1 |∗100 E =1.17


un margen de error aceptable del #.#7 %.5. Conclusiones:

• La fuente reguladora de tensión, es diseñada para ciertas condiciones que deben

cumplirse, por lo que al momento de su utiliación se debe indicar todos los par!metros

para que esta pueda funcionar correctamente"


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