Repblica Bolivariana de VenezuelaMinisterio de Educacin SuperiorUniversidad Nacional Experimental PolitcnicaAntonio Jos de SucreVicerrectorado BarquisimetoDepartamento de Ingeniera Electrnica

Ante-proyectoFuente de alimentacin DC regulada.

Integrantes:Adrian SantelizExpediente: 20111-0245CI: 20924897Beatriz MatosExpediente: 20092-0298CI: 22200339 Barquisimeto, 2 de marzo de 2015Introduccin

Una fuente de alimentacin es un dispositivo electrnico que transforma la corriente elctrica alterna mediante transistores en conmutacin, a corriente continua. Tambin llamadas rectificadores, transformadores, convertidores, alimentadores No siempre correctamente pero igualmente utilizados. Se debe de tomar en cuenta que existen 4 tipos de fuentes conmutadas ms comunes que se utilizan en la actualidad: fuentes de alimentacin de ordenador de mesa, variador de motores, las que generan 220V/50 ciclos a partir de una batera de 12V, y las que se usan para cargador de bateras de celulares para autos.

Las primeras fuentes de alimentacin eran lineales. Un transformador que reduca la tensin de entrada de 220/120 VAC a otra tensin seguida de un puente de diodos y algn filtro para estabilizar la salida. El inconveniente de las fuentes lineales es su gran tamao, que disipan gran parte de la energa en calor, consecuentemente su eficiencia se reduce y la vida de los componentes electrnicos que puedan estar cercanos se ve afectada.

En 1977 se introduce la regulacin en la modalidad de conmutacin por parte de la NASA, debido a que en la carrera area espacial se vieron en la necesidad de reducir peso, y eliminar componentes que ocupaban un espacio numeroso en sus equipos. Con las fuentes de conmutacin se viene a mejorar el factor de eficiencia hasta en un 95% tericamente, por lo cual su implementacin en equipos de videos y computacin fue de gran ayuda.

Al implementar este tipo de circuitos conmutados, los costos fueron mayores a los anteriormente utilizados, pero les fue de gran utilidad cambiar costos por calidad, aunque fuese una tecnologa cara y desconocida, pero de cierta manera se obtuvieron ganancias; poseen ms precisin, mayor eficiencia (95%), menos peso y espacio, estabilidad, seguridad entre otras cosas. Lo que se espera con este tipo de proyecto es aprender tericamente los pasos a realizar para el correcto funcionamiento de la fuente, criterios a tomar para el diseo, la obtencin de valores de la fuente mediante las condiciones dados, hacer las respectivas simulaciones y verificar que para dichos valores obtenidos funcione adecuadamente.

Objetivos

Se desea disear una fuente de alimentacin DC con las siguientes caractersticas:

Fuente de alimentacin regulada.

Modo conmutado con una topologa reductora y en lnea.

Voltaje DC de salida: 24Vdc

Voltaje de rizo de salida: menor o igual a 50mVpp

Regulacin de lnea: 3% (de 100 Vrms a 140 Vrms)

Corriente de salida: 2A

Proteccin sobre corriente en la salida: a 2.5A, con restablecimiento automtico.

Eficiencia: 70% o ms.

Voltaje de alimentacin: 100Vrms a 140Vrms.

La fuente de alimentacin tomara la potencia directamente de la red a 60HZ sin transformador reductor de entrada.

Funcionamiento

Para observar el funcionamiento de la fuente conmutada empezaremos primero explicando cmo trabaja el regulador conmutado, Cuando el transistor de paso opera en su regin intermedia de corte y saturacin, el regulador opera como un regulador lineal, esto quiere decir que disipa ms potencia, mientras que al operar en corte y saturacin este opera como regulador conmutado disipando menos potencia que en la parte lineal. La operacin lineal tiene menor eficiencia que la conmutada. Esto se debe a que en la regin de corte y saturacin existe menos disipacin de potencia en el transistor. Funciona de la siguiente manera:

Las caractersticas de esta topologa son las siguientes:

Tiene alta eficiencia.

Voltaje de salida menor al de la entrada.

Crea una cantidad de ruido relativamente grande en la lnea de entrada.

A la salida del circuito el ruido que se detecta es muy bajo. Al conectarlo a la red de alimentacin, el voltaje aplicado pasa por el elemento de control que en este caso es el transistor, luego pasa por el filtro dc y a la carga, y para ms tarde pasar por el circuito de control que est compuesto por una muestra de la seal de salida, una referencia y un comparador que ataca directamente al control. Para obtener el valor medio de la seal de entrada, para eso se utiliza un filtro pasa bajos bobina condensador que elimine la alta frecuencia y deje pasar la baja frecuencia y la componente continua, debido al paso de la seal por el filtro LC el filtro deja solo pasar la componente dc es decir una seal continua con valor ciclo de trabajo por la tensin de entrada. Se mostrara el circuito LC en la imagen siguiente:

Podemos observar que para la Red AC, el voltaje suministrado por la red principal de 120-170 Vac entra por el circuito, haciendo que el puente de diodos funcione como un rectificador de onda completa y con un capacitor en paralelo a las patas de salida aproximadamente de 170v para volver la seal alterna en una seal continua de 170 voltios y la resistencia junto con el diodo regulan ese voltaje de 170v a 40v para poder utilizarlo en la topologa reductora antes mencionada.

Descripcin del circuito

Topologa reductora manual

Circuito integrado TL494 NMDB

Red AC

Diseo

Clculo de la red que toma la muestra de tensin de salida:

Por condiciones Vref= 5V y como se desea una salida de 24v segn el diseo, entonces Vo=24

Req=5100

R1=12224

R3=24480

Para la red de proteccin contra corto circuito se tiene:

R2=0.1

R5=5100

Isc=2.5

R4=254.9

Ahora bien, para el filtro de salida tenemos,

IL=0.05*Io (Se asumi esto con el fin de lograr un rango de regulacin de corriente de carga con una relacin de al menos 2 a 1)

Vin=120

F=20000

Ton=10

L=9.6m

Para el condensador en un reductor se aplica la siguiente ecuacin

Vr=0.05

Cf=2.5

Ct=10-9

Fosc=20000

Calculando el elemento de control a partir de la corriente de la bobina durante el tiempo de on de Q1. Si en estado estable:

Ipk=0.55Hfe=84

IbaQ1=6.547*10-3

Ib1Q1=8.51*10-3

Ahora bien, asumamos IC1C2=0.06

VCEon=1

VBEon=0.7

R11=1971.66

R10=0.1

Simulacin

Presupuesto

Fuente de alimentacin DC Regulada: Presupuesto

ComponenteCantidadPrecio unitario(Bs.)Precio total(Bs.)

Resistencia 1/4W9436

Resistencia 10W42080

Capacitor electroltico41560

Capacitor electroltico (350V)32060

Transistor (TN3467A)14545

Circuito Integrado (TL494)17676

Diodo Shottky (MRB1045)14242

Diodo Zenner (39V)19494

Transistor 2N65151140140

TOTAL(Bs.)633