FUENTE DE VOLTAJE REGULABLE

POR:

Bibiana del C. Hdez. Hdez.

Francisco Hdez. Madrigal

Christian Zuriel Salazar Pineda

CARRERA:

Ingeniería en Mecatrónica

MATERIA:

Electrónica analógica

CUATRIMESTRE Y GRUPO:

Cuatrimestre Septiembre-Diciembre 2011

Grupo M1-3-2011-03

CATEDRÁTICO:

Ing. Eloy Durán Maldonado

Villahermosa, Tab., 6 de Diciembre del 2011.

INTRODUCCIÓN

Una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la

red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que

alimentan distintos circuitos o aparatos electrónicos.

Para convertir la tensión alterna en continua se utilizan los circuitos rectificadores.

Sin embargo, la tensión continua disponible a la salida del filtro del rectificador

puede que no sea lo suficientemente buena, debido al rizado, para una aplicación

particular o que varíe su magnitud ante determinados tipos de perturbaciones que

puedan afectar al sistema como por ejemplo variaciones de la carga, de la

temperatura o de la red hasta un 10%.

En estos casos, se precisan circuitos de estabilización o de regulación para

conseguir que la tensión continua a utilizar sea lo más constante posible.

De aquí, el concepto de fuente regulada de alimentación como un dispositivo

electrónico encargado de suministrar un voltaje o una corriente continua, lo más

estable posible, a los distintos elementos que se conecten a él.

OBJETIVO

El alumno aprenderá a desarrollar una fuente con voltaje regulable a partir de

ciertos componentes electrónicos básicos y de sus hojas de datos

correspondientes; de esta manera, podrá utilizarla para circuitos creados más

adelante que necesiten de corriente continua.

LISTA DE MATERIALES

2

1 Transformador de 24V / 2A.

1 puente de diodos.

1 buzzer.

1 diodo LED azul.

1 diodo de conmutación 1N4148.

1 transistor BC549BP.

1 potenciómetro de 5kΩ.

1 capacitor cerámico de 220 nF.

1 transistor LM317.

1 capacitor electrolítico de 6.8 mF / 25v.

1 capacitor electrolítico de 1µF / 50 v,

1 resistencia de 1Ω / 5 watts.

2 resistencias de 2.2 kΩ.

1 resistencia de 220 Ω.

1 porta-fusible.

1 fusible de 2 A.

1 switch.

1 conector banana jack.

Acrílico para la caja.

3

FUNCIONAMIENTO

La fuente se compone de cinco bloques principalmente:

Transformador.

Rectificador.

Filtro.

Regulador o Estabilizador.

Protección contra cortocircuito.

En el diagrama del circuito, el transformador proporciona una tensión alterna

senoidal, aumenta o disminuye la amplitud de una tensión alterna, mantiene la

frecuencia y proporciona aislamiento galvánico.

El rectificador o puente de diodos se encarga de transformar la corriente alterna

en pulsos positivos, los cuales se componen de una señal continua y rizada.

Luego viene el filtro de entrada, que en este caso es el capacitor de 6.8 mF, que

reduce el rizado de la tensión, aísla la componente alterna de la continua y

asegura un comportamiento lineal (mantiene el voltaje estable). Este capacitor

almacena energía en forma de campo eléctrico, así que cuando el pulso comienza

a decaer, el capacitor lo compensa descargándose, lo que ayuda a estabilizar la

señal pero origina un pequeño rizado

Por otra parte, el capacitor de 1 µF evita que la corriente continua se pierda ante

un posible bajón de energía. El capacitor cerámico es para filtrar el ruido.

El LM317 regula el voltaje del circuito, junto con el potenciómetro, cuya resistencia

influye en la salida de voltaje también; este último termina por estabilizar la señal y

nos ayuda a obtener una señal continua a la salida de la fuente.

4

Las resistencias se encargan de proteger al LM317, al transistor NPN y al

potenciómetro.

Cuando se produce un cortocircuito el diodo de conmutación cierra el paso; es

decir, protege al LM317 de posibles voltajes en sentido opuesto. La corriente del

corto alimenta al transistor NPN, el cual al entrar en conducción activa el buzzer y

el diodo LED, que son quienes se encargan de avisar que se ha producido un

cortocircuito (sistema de protección contra cortocircuitos).

REPORTE (OBSERVACIONES)

Dentro de los puntos que se consideraron más remarcables y los errores que se

cometieron a la hora de armar el circuito, se puede mencionar que:

Resulta indispensable checar con el multímetro que haya continuidad, en

las pistas que deben tenerlo, en el circuito impreso en la placa. Esto da

tiempo a corregir cualquier error antes de empezar a soldar.

El transistor mal colocado activará el buzzer y el LED apenas la fuente sea

conectada. En este caso, debido a la falta del transistor BC549BP, se utilizó

su equivalente KSP 2222A; sin embargo, este último tuvo que conectarse

según la hoja de datos del BC549, pues de otra manera hacía corto y

activaba el sistema.

El diodo de conmutación conectado al revés tiene el mismo efecto que el

transistor conectado en sentido contrario al que debe ser.

A partir de la resistencia de 1 Ω / 5 watts ya no se unen los demás

componentes a la tierra. De no respetar esto, el potenciómetro se quemará.

5

El LM317 se calienta al haber un corto o probar el sistema de protección,

por lo que se recomienda ponerle un disipador de calor.

Si no se conecta la salida del negativo en el lugar correcto, habrá un

cortocircuito.

Es más fácil realizar el PCB a mano que a computadora y a través del

método de planchado, debido a que no todos los componentes pueden

estar en el programa de diseño; o bien, las pistas que de el software

pueden ser muy delgadas.

CONCLUSIÓN

Por medio de esta práctica, el alumno ha podido comprender mejor y más

detalladamente tanto el funcionamiento de las fuentes de voltaje regulables, como

el de los mismos componentes que la integran. Esto sirve para corroborar la

importancia y utilidad que una fuente variable tiene en la mayoría de los circuitos

electrónicos.

Asimismo, también se observó lo fundamental que es el tener un sistema de

protección contra cortocircuitos, dado que esto ayuda en gran medida a evitar las

pérdidas y los daños que pudiesen ocurrir en los componentes utilizados

6

DIAGRAMA ORIGINAL8

Simulación en Multisim

9

PCB - CIRCUITO EN LA PLACA HECHO A MANO

10

ANEXOS

Fig. 1 Circuito en el protoboard.

Fig. 3 Placa terminada. Fig. 4 Circuito en el protoboard.

11

Fig. 2 Dibujando la placa a mano.

Fig. 5 Placa después del atacado. Fig. 6 Taladrando la placa. Fig. 7 Perforando.

Fig. 8 Montando los componentes en la placa. Fig. 9 Montaje completo.

12

Fig. 10 Vista desde arriba del montaje en la placa. Fig. 11 Vista de la placa soldada por debajo.

Fig. 11 Atornillando el transformador. Fig. 12 Armando la caja. Fig. 13 Caja terminada.

13

Fig. 14 Vista lateral izquierda. Fig. 15 Vista lateral derecha.

Fig. 16 Vista desde arriba.

14

15