Universidad Tcnica Particular de Loja. Robalino Richard. Telefona celular. Fuente de Alimentacin Fija 24 y 12

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ResumenEn el presente documento analizaremos la construccin de una fuente de alimentacin fija 24 y 12

voltios, analizaremos cada una de las 5 etapas que se necesita

para la construccin de la fuente de alimentacin antes

mencionada, en lo que corresponde a la parte terica, diseo y

construccin de la fuente.

ndice de TrminosFuente de alimentacin, corriente directa, regulador, voltaje.

I. INTRODUCCIN

EN EL PRESENTE DOCUMENTO TRATAREMOS EL

TEMA DE LA FUENTE DE ALIMENTACIN. Podemos

definir a la fuente de alimentacin como aparato

electrnico modificador de la electricidad que

convierte la tensin alterna en una tensin continua.

Remontndonos un poco en la historia

describiremos que en la industria no se contaba con

equipos elctricos, luego se empezaron a introducir

dispositivos elctricos no muy sofisticados por lo

que no eran muy sensibles a sobretensiones, luego

llegaron los equipo ms modernos que necesitaban

de bajos voltajes y por lo tanto eran muy sensibles a

sobretensiones, cambios bruscos o ruido en las

tensiones de alimentacin por lo que se ha iniciando

la construccin de fuentes de alimentacin que

proporcionaran el voltaje suficiente de estos

dispositivos y que garanticen la estabilidad de la

tensin que ingresa al equipo. [1]

Hoy en da los equipos electrnicos, en su

mayora, funcionan con corriente continua, as, el

dispositivo que convierte la corriente alterna a

corriente continua, en los niveles requeridos por el

circuito electrnico a alimentar, se llama fuente de

alimentacin. [1]

II. MATERIALES A UTILIZARSE

Para este circuito electrnico necesitamos los

siguientes materiales:

1) Fuente de 24 A) 1 transformador con derivacin central de

110/48v

B) 1 rectificador de onda completa o puente de diodos WIOM

C) 2 condensadores electrolticos de 4700 uF, 50V

D) 2 condensadores cermicos de 470 nF, 50V E) 1 regulador de voltaje 7824 (24v,1A) F) 1 regulador de voltaje 7924 (24v,1A) G) 2 condensadores cermicos de 10 uF, 50V H) 8 diodos de silicio

2) Fuente de 12 A) 1 transformador con derivacin central de

110/24v

B) 1 rectificador de onda completa o puente de diodos WIOM

C) 2 condensadores electrolticos de 4700 uF, 50V

D) 2 condensadores cermicos de 470 nF, 50V E) 1 regulador de voltaje 7812 (12v,1A) F) 1 regulador de voltaje 7912 (24v,1A) G) 2 condensadores cermicos de 10 uF, 50V H) 8 diodos de silicio

III. ETAPAS PARA LA CONSTRUCCIN DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIN

Todo circuito electrnico requiere para su

funcionamiento de una fuente elctrica de energa,

puesto que la corriente y voltaje que proporciona la

lnea comercial no es la adecuada para que su

funcionamiento sea el correcto. [3]

Un dispositivo a base de semiconductores que

integran un circuito, funciona con tensiones y

corrientes directas lo ms continuas posibles, as

pues, la fuente de alimentacin convierte la energa

Fuente de Alimentacin Fija 24 y 12

Robalino Quito Richard Andrss, ric_0608@hotmail.com

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de la lnea comercial en energa directa a los

voltajes requeridos.

Una fuente de alimentacin para su correcto

funcionamiento se constituye a base de 4 etapas de

funcionamiento que en la siguiente Fig. 1 se

muestra.

Fig. 1. Etapas de una fuente de alimentacin

1) Etapa de Transformacin. En esta etapa utilizamos un transformador, que es

un dispositivo que permite obtener voltajes mayores

o menores que los producidos por una fuente de

energa elctrica de corriente alterna.

En nuestro caso tenemos una seal alterna de

entrada de 110V de amplitud, y nuestro

transformador proporciona en su salida una seal

alterna de menor amplitud, en este caso 48V, pero

como es con toma central nos proporciona una seal

alterna de 24V entre un secundario y la tierra, esto

es para la primera fuente de 24.

La fuente 12 es el mismo principio con la

diferencia que utilizamos un transformador con

toma central de 110/24 v, lo que nos da un voltaje

de salida entre los secundarios del transformador de

24v y con referencia a tierra tenemos un voltaje de

salida de 12v.

El objetivo de la fuente es generar un voltaje

continuo de nivel constante, de esta primera etapa,

la seal que se obtiene sigue siendo alterna, por lo

que es necesaria la conversin de alterna a continua

y el dispositivo que comienza esta transformacin

es el puente de diodos.

2) Etapa de Rectificacin Esta etapa consta de un circuito rectificador de

onda completa compuesto por 4 diodos, que se

encarga de convertir la seal de corriente alterna de

bajo nivel, que sale del secundario del

transformador a una seal DC pulsante.

La seal de salida del circuito rectificador tiene

una polaridad fija, pues en ningn momento cae por

debajo de cero. Se denomina pulsante porque el

valor vara desde cero hasta un valor mximo o

voltaje pico, y luego va de ese valor mximo hasta

cero y se repite nuevamente. A pesar de que los

circuitos rectificadores proporcionan a su salida una

seal DC, sta no mantiene constante su nivel, por

lo que es necesario agregar un filtro. [4] Para poder

escoger la capacidad del filtro se realizan clculos.

(Ver seccin de clculos)

3) Etapa de filtrado Lo que hace la etapa de filtrado es reducir el rizo

de la DC pulsante producida por el puente de

diodos, es decir suaviza las variaciones de la seal

pulsante, proporcionando una seal mas continua.

Como lo podemos apreciar en la Fig. 2.

Fig. 2. Etapa de filtrado

Debemos tomar en cuenta que un capacitor de

gran capacitancia no solo reduce mayor rizo sino

tambin amperaje. Luego de realizar nuestro estudio

(clculos) nuestra fuente tiene un capacitor de 4700

uF a 50 V. Este tipo de red de filtro, es el ms

ocupado por ser el ms sencillo y econmico.

Otra consideracin que debemos tomar en cuenta

es que el voltaje de funcionamiento del capacitor

debe ser como mnimo el doble del voltaje en el que

estamos trabajando, por ejemplo nosotros estamos

trabajando en 24V es por eso que nuestro capacitor

es de 4700 uF a 50 V. Para la fuente 12 este

capacitor si nos sirve porque estamos trabajando en

12V.

Hasta esta etapa obtenemos una fuente CC no

regulada, ya que la seal de salida despus de

agregar el filtro es una seal continua no constante

y presenta pocas variaciones de nivel.

4) Etapa de regulacin A) Filtro RC Con el primer filtro aun tenemos un rizo pequeo,

pero es posible reducir ms la cantidad de rizo a

travs de un capacitor de filtrado de menor tamao

que el anterior, a esta seccin de capacitores

adicionales se la denomina seccin RC.

El propsito de la seccin RC agregada es que

deje pasar la mayor parte del componente de cd al

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mismo tiempo que atena (reduce) lo ms posible

del componente de corriente alterna. [2]

Estos capacitores se los coloca antes y despus

del regulador y despus del regulador, nosotros

hemos utilizado capacitores de 470 nF antes del

regulador y 10uF despus del regulador, todos a

50V como se muestra en la Fig. 4.

Fig. 4. Seccin de filtrado RC

B) Regulador Logra mantener constante el nivel del voltaje de

salida. Esta ltima etapa puede estar formada por

componentes discretos como el diodo zener o

transistores que logren mantener regulado el voltaje

de salida, pero tambin puede utilizarse como el

caso de nosotros un regulador de voltaje

integrado. [4]

Para la parte positiva se utiliza los regulador 7800

y para la parte negativa los reguladores 7900, en los

00 va el voltaje que estamos regulando. En nuestro

caso para la fuente de 24 para la parte positiva

utilizamos un regulador L7824 y para la parte

negativa L7924

En la fuente de 12 es el mismo principio 24 para

la parte positiva utilizamos un regulador L7812 y

para la parte negativa L7912

En esta ltima etapa, ya se ha logrado

transformar la seal alterna de la red en una seal

continua de bajo nivel y valor constante, requerido

para alimentar los circuitos internos de los equipos

electrnicos

IV. CLCULOS MATEMTICOS

1) Fuente fija (24Vdc; 1A)

A) Transformacin Voltaje RMS del secundario1: 24.2V

Voltaje pico-pico: 48.4 V

Corriente del secundario1: 1A

Fig. 5. Seal de salida del transformador

Vx div. = 5 Frecuencia:

B) Rectificacin Puente de diodos:

VDC = 0.636 (24,2 V)

VDC = 15.3912 V Fig. 6. Puente de Diodos

Fig. 7 . Seal rectificada Vx div: 5 Frecuencia:

C) Filtrado

Eleccin del capacitor

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Voltaje DC

Si C = 2200 uF, Idc = 1000 mA (Fig. 8)

Si C = 4700 uF, Idc = 1000 mA (Fig. 9)

D) Rizo

Voltaje de rizo

Si C = 2200 uF, Idc = 1000 mA

Si C = 4700 uF, Idc = 1000 mA

Porcentaje de rizo

Con C = 2200 uF, Idc = 1000 mA

Con C = 4700 uF, Idc = 1000 mA

Vr (pico)

Intensidad de la corriente

Si C = 4700 uF, Idc = 1000 mA

Si C = 2200 uF, Idc = 1000 Ma

Fig. 8. Seal de salida C= 2200 uF (raya lacre y rosada)

en el intervalo de +- 10 ms.

Fig. 9 Seal de salida parte positiva C= 4700 uF

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Tomando en cuenta los clculos realizados

hemos decidido utilizar el capacitor de 4700

uF en vez del de 2200 uF por las siguientes

razones:

TABLA 1. DIFERENCIA ENTRE CAPACITORES POSIBLES A

USARSE

C= 4700 uF C=2200 uF

Vcd= 23.31 Vcd= 22.30

= 0,51 = 1,09

r= 2,11 r= 4.89

E) Regulacin

Fuente de 24Vdc

Regulador: 7824 +24V

Regulador: 7924 -24V.

Fig. 10. Seal de salida de la fuente 24Vdc (raya azul y

rosada). Vx div : 5

Fuente de 12Vdc Regulador: 7812 +12V

Regulador: 7912 -12V.

Fig. 11. Seal de salida de la fuente 12Vdc (raya azul y

rosada). Vx div : 5

Para la fuente de 12V dc las formulas a

utilizarse son las mismas nicamente cambiamos el

valor de

Voltaje RMS del secundario1: 13.2V

Voltaje pico-pico: 26.2 V

Corriente del secundario1: 1.5 A

Los capacitores son de la misma capacitancia y a

50V, aunque el voltaje de un capacitor debe ser el

doble del que se encuentra en el circuito, nosotros

hemos escogido el de 50 V por motivos

econmicos, es decir la nica consideracin es que

el voltaje del capacitor como mnimo sea el doble

del voltaje del circuito, as que utilizar capacitores a

50V o 35V, que podramos utilizar, no perjudica el

funcionamiento de la fuente.

Tomando en cuenta los clculos y los materiales

antes expuestos la fuente quedara diseada de la

siguiente manera:

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Fig. 12. Fuente de alimentacin fija de 24Vdc

Fig. 12. Fuente de alimentacin fija de 12Vdc

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V. CONCLUSIONES

Los dispositivos electrnicos necesitan una fuente

de alimentacin de corriente continua y voltaje

constante para poder funcionar.

Esta prctica ha afianzado nuestros conocimientos

tericos y hemos podido verificar el funcionamiento

de cada etapa en la construccin de la fuente fija de

alimentacin.

REFERENCIAS

[1] Fuentes_pdf.pdf. [Online]. http://www.info-ab.uclm.es/labelec/Solar/elementos_del_pc/fuentes_de_ali

mentacion/f/f_pdf.pdf /. [Accessed: 18-jul-2012].

[2] R. BOYLESTAD, Electrnica: Teoria de circuitos. Dcima Ed. Pearson. Pg. 894.

[3] fuente de poder regulada.pdf. [Online].. http://www.logicbus.com.mx/pdf/Power_Supply/fuente%

20de%20poder%20regulada.pdf. [Accessed: 18-jul-2012].

[4] DISEO Y CALCULO DE FUENTE. [Online]. Available: zotero://attachment/488/. [Accessed: 18-jul-

2012].

Richard Andrss Robalino Quito Profesional en formacin de la

Universidad Tcnica Particular de Loja

ANEXOS