FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

FUENTE SIMTRICA

MATERIALES: Transformador de 220V-24V(2A) Puente de diodos serie 2W08 02 Condensadores de 220 uF -220 V 02 Condensadores de 220 uF -50V 02 Reguladores de la serie LM317 y LM337 02 potencimetros de 50K ohm 02 resistencias de 240 ohm

FUNCIONAMIENTO DE LA FUENTE DE ALIMENTACIN SIMETRICA

Esta fuente consta de 4 partes: 1.El transformador 2.Circuito rectificador 3.Circuito de filtro 4.ReguladorEn el siguiente grafico se observa el esquema de las partes de la fuente:

1.El transformador:Permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin prdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida) manteniendo la frecuencia (60 Hz).Estn basados en el principio de induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce. Estas bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios.

2.RectificadorEs el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sea semiconductores de estado slido, vlvulas al vaco o vlvulas gaseosas como las de vapor de mercurio.Dependiendo de las caractersticas de la alimentacin en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofsicos, cuando estn alimentados por una fase de la red elctrica, o trifsicos cuando se alimentan por tres fases.Un diodo conduce cuando la tensin de su nodo es mayor que la de su ctodo. Es como un interruptor que se abre y se cierra segn la tensin de sus terminales:

Ya que el rectificador se conecta despus del transformador, entonces ingresa por l tensin alterna y tendr tensin continua a su salida, es decir, un polo positivo y otro negativo:

La tensin Vi es alterna y senoidal, esto quiere decir que a veces es positiva y otras negativa. En un osciloscopio observaramos la siguiente seal:

La tensin mxima a la que llega Vi se le llama tensin de pico y en la grfica aparece como Vmax. La tensin de pico no es lo mismo que la tensin eficaz pero estn relacionadas, Por ejemplo, si compramos un transformador de 6 voltios, entonces sern 6 voltios eficaces, estaramos hablando de Vi pero, la tensin de pico Vmax vendr dada por la ecuacin:Vmax = Vi * 1,4142Para el ejemplo Vi=6V entonces:Vmax = 6 * 1,4142 = 8,48 VRectificador en puente:El rectificador ms usado es el llamado rectificador en puente y es que el usaremos en nuestra fuente, su esquema es el siguiente:

Cuando Vi es positiva los diodos D2 y D3 conducen, siendo la salida Vo igual que la entrada Vi Cuando Vi es negativa los diodos D1 y D4 conducen, de tal forma que se invierte la tensin de entrada Vi haciendo que la salida vuelva a ser positiva.El resultado es el siguiente:

Observamos en la figura que an no se ha conseguido una tensin de salida estable, es por ello que ser necesario un filtro.

3.Filtro

La tensin en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo, la tensin en la carga aumenta de cero a un valor de pico, para caer despus de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensin continua que precisan la mayor parte de circuitos electrnicos. Lo que se necesita es una tensin constante, similar a la que produce una batera. Para obtener este tipo de tensin rectificada en la carga es necesario emplear un filtro.El tipo ms comn de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayora de los casos perfectamente vlido. Sin embargo en algunos casos puede no ser suficiente y tendremos que hacer uso de algunos componentes adicionales.Filtro con condensador a la entrada:Este es el filtro ms comn y por ello ms conocido.Basta con aadir un condensador en paralelo con la carga (RL), de esta forma:

Para hacer ms abreviada la explicacin sustituimos el diodo puente por un diodo comn ya que se comportaran de la misma manera. Cuando el diodo conduce el condensador se carga a la tensin de pico Vmax. Una vez rebasado el pico positivo el diodo se abre. Por qu? debido a que el condensador tiene una tensin Vmax entre sus extremos y la tensin en el secundario del transformador es un poco menor que Vmax el ctodo del diodo est a ms tensin que el nodo. Con el diodo ahora abierto el condensador se descarga a travs de la carga, lo cual hace que disminuya su voltaje, pero en el momento que el voltaje sea menor que el del secundario del transformador, el diodo vuelve a conducir y consecuentemente a cargar al condensador. Nos podemos dar cuenta que el proceso es repetitivo.La tensin Vo quedar de la siguiente forma:

La tensin en la carga es ahora casi una tensin ideal. Solo nos queda un pequeo rizado (conocido tambin como voltaje de rizado) originado por la carga y descarga del condensador. Para reducir este rizado podemos optar por construir un rectificador en puente: el condensador se cargara el doble de veces en el mismo intervalo teniendo as menos tiempo para descargarse, en consecuencia el rizado es menor y la tensin de salida es ms cercana a Vmax. Otra forma de reducir el rizado es poner un condensador mayor, pero siempre tenemos que tener cuidado en no pasarnos ya que un condensador demasiado grande origina problemas de conduccin de corriente por el diodo y, por lo tanto, en el secundario del transformador (la corriente que conduce el diodo es la misma que conduce el transformador).

4.El regulador:Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensin de salida de la tensin exacta que queramos. En este informe nos centraremos en los reguladores integrados de tres terminales que son los ms sencillos y baratos que hay, en la mayora de los casos son la mejor opcin.Este es el esquema de una fuente de alimentacin regulada con uno de estos reguladores:

El LM317 es un regulador de tensin ajustable de tres terminales, capaz de suministrar en condiciones normales 1.5 A, en un rango que va desde 1,2 hasta 37 Voltios.Para su empleo solo requiere dos resistores exteriores para conseguir el valor de salida. De hecho la lnea de carga y regulacin es mejor que en los reguladores fijos. Adems de las mejores caractersticas respecto a los reguladores fijos, dispone de proteccin por limitacin de corriente y exceso de temperatura, siendo funcional la proteccin por sobrecarga, incluso si el terminal de regulacin est desconectado. Normalmente no necesita condensadores mientras est a menos de 15 centmetros de los filtros de alimentacin. Dado que es un regulador flotante y solo ve la entrada a la salida del voltaje diferencial, se puede utilizar para regular altas tensiones mientras no se supere el diferencial de entrada/salida (40V).

Aplicacin tpica del LM317La tensin entre la patilla ajuste y salida es siempre de 1,25 voltios (tensin establecida internamente por el regulador), y en consecuencia la corriente que circula por el resistor R1 es: IR1 = V / R1 = 1,25/R1Esta misma corriente es la que circula por R2. Entonces la tensin en R2: VR2 = IR1 x R2. Si se sustituye IR1 en la ltima frmula se obtiene la siguiente ecuacin: VR2 = 1,25 x R2 / R1.Como la tensin de salida es: Vout = VR1 + VR2, entonces: Vout = 1,25 [V] + (1,25 x R2 / R1)[V] simplificando (factor comn) Vout = 1,25(1+R2 / R1) [V]De esta ltima frmula se ve claramente que si modifica R2 (resistencia variable), se modifica la tensin VoutEn la frmula anterior se ha despreciado la corriente (IADJ) que circula entre la patilla de ajuste (ADJ) y la unin de R1 y R2. Esta corriente se puede despreciar, tiene un valor mximo de 100 uA y permanece constante con la variacin de la carga y/o de la tensin de entrada.Con el propsito de optimizar la regulacin, el resistor R1 se debe colocar lo ms cercano posible al regulador, mientras que el terminal que se conecta a tierra del resistor R2 debe estar lo ms cercano posible a la conexin de tierra de la carga

Se pone un condensador C3 de 1 uF de tantalio o 220 F electroltico en la patilla de salida (OUT) con el propsito de mejorar la respuesta a transitorios. Para tener control de la tensin que va a entregar el regulador, se pone un potencimetro de 5 kilo ohmios entre masa, y la patilla de ajuste del regulador. Se pone un resistor de aproximadamente 220 ohmios en paralelo entre la patilla de ajuste y salida del regulador.

FIEE

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