INSTITUTO TECNOLOGICO MUNICIPAL

INSTITUTO TECNOLOGICO MUNICIPAL

ANTONIO JOSE CAMACHO

LABORATORIOS DE INDUSTRIAL I

TEMA 2: REGULADOR A TRANSISTORES

2.1. OBJETIVOS

Analizar el funcionamiento de los circuitos reguladores a transistores.

Analizar la regulacin a transistores cuando s varia el voltaje de lnea.

Analizar la regulacin a transistores cuando se vare la carga electrnica.

Analizar la regulacin a transistores cuando se vare el voltaje de lnea y la carga.

Medir el voltaje y corriente de salida VDC, del circuito regulador.

2.2. EQUIPOS NECESARIOS

1. Tarjeta impresa

2. Multimetros(Anlogos / Digitales).

1. Juegos de caimanes o conectores.

2.3. INFORMACION BASICA

Los circuitos rectificadores de media onda, onda completa y tipo puente convierte la corriente alterna en corriente continua, pero lamentablemente el valor de la tensin de corriente continua no permanece constante, sino cambia a medida cambia la carga.

FIGURA 7.1. Circuito regulador a transistores

2.1.

Para disminuir las variaciones en la tensin de salida de corriente continua, los circuitos reguladores conectados a la salida de los circuitos rectificadores antes citados como indica la figura 2.1. Estos circuitos reguladores reducen la tensin de rizado y producen tensiones de salida que varan muy poco a medida que cambian las cargas.

2.2. REGULADOR A TRANSISTORES BASICO

FIGURA 2.2. Regulador bsico a transistores

Las caractersticas de un regulador de voltaje pueden mejorarse ampliamente empleando dispositivos activos tales como el transistor. El regulador de voltaje ms simple del tipo transistor en serie que aparece en la figura 2.2.

Algunas caractersticas del regulador bsico a transistores:

En esta configuracin el transistor se comporta como una simple resistencia variable cuya resistencia se determina mediante las condiciones de operacin.

La base del transistor (T1), se mantiene a una tensin constante igual a la tensin del diodo zner(Vz). El voltaje de salida es:

Vo = Vz - Vbe o Vo = Vz 0,7V La tensin del diodo zner no varia, con la carga resistiva.

Los cambios en resistencia de carga(RL), no cambian la tensin de salida.

2.2.

2.3.1 REGULADOR CON LIMITACION DE CORRIENTE

FIGURA 2.3. Regulador con limitacin de corriente

El circuito de la figura 2.3, es un limitador de corriente a un valor constante, esta formado por el transistor(T2) y la resistencia .

Algunas caractersticas importantes del regulador con limitador de corriente:

Algunas veces la carga tiene una variacin de tal magnitud que la corriente se vuelve suficientemente grande como para daar el transistor de salida.

La tensin a travs de la resistencia, es la tensin entre base a emisor(Vbe), del transistor(T2).

Si esta tensin es menor de (0.6V), el transistor(T2), no conduce o se mantiene apagado.

Si se disminuye la resistencia de carga(RL), se incrementar la corriente de carga(IL):

Un aumento en la corriente de carga(IL), produce un aumento en la cada de tensin a travs de la resistencia.

La cada de tensin en la resistencia, es el voltaje entre base y emisor del transistor(T2).

Cuando esta tensin alcanza los 0.6V, el transistor entra en conduccin.

Dado que el colector del transistor(T2), est conectado a la base del transistor(T1), la corriente de base(Ib), del transistor(T1), disminuye.

Al disminuir es la corriente de base(Ib), disminuye la corriente de colector del transistor(T1), que es la corriente de carga(IL).

2.3.

2.2.2 REGULADOR A TRANSISTORES COMPLETO

FIGURA 2.4 Regulador a transistores completo.

El circuito regulado puede ser mejorado mediante el uso de una realimentacin negativa y una red de control de la tensin como se indica en la figura 2.4.

El transistor(T1), es denominado transistor de serie o de paso, porque l suministra toda la corriente a la carga resistiva(RL).

El transistor(T2), protege al transistor(T1), limitando la corriente de colector(Ic), a un valor constante.

La resistencia(Rc), y el transistor(T3), proveen al circuito una realimentacin negativa que ajusta automticamente, para evitar los cambios en la tensin de salida.

El valor del voltaje de salida puede ser ajustando variando el potenciometro en la red de control de tensin.

Para determinar la ecuacin, note que la tensin de base emisor del transistor(T3), es la siguiente:

(

Vbase = VR2 La resistencia R2 puede ser determinada por un divisor de tensin en la red de control de tensin:

2.4.

(

VR2 R2

----------- = ----------------

Vout R1 + R2

Despejando el valor de VR2, nos queda:

( R2

VR2 = Vout ------------------

R1 + R2

Como la ecuacin dada es igual:

(

VR2 = Vbase R2

VR2 = Vbase = Vout ------------------

R1 + R2

La tensin de base emisor a tierra tambin es igual a la tensin del diodo zner y representamos por la siguiente relacin:

( Vbase = Vz + VbeEl valor del voltaje de base(Vbase), se puede substituir por la ecuacin del divisor de tensin para obtener la siguiente relacin:

( R2

Vz + Vbe = Vout -----------------

R1 + R2 Despejando el trmino Vout nos queda la siguiente relacin:

( R2

Vout = ---------------- ( Vz + Vbe)

R1 + R2

Esta ecuacin muestra que la tensin de salida Vout, puede ser variado ajustando los valores de resistencia(R1 y R2), y el potenciometro ajusta el voltaje de salida.

2.5.

2.3 ACTIVIDAD A REALIZAR

A) PREINFORME

1. Leer la gua del laboratorio.

2. Debe de tener claro el funcionamiento de los circuitos reguladores.

3. Observar las conexiones de cada uno de los circuitos reguladores.

DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

I. REGULADOR A TRANSISTOR BASICO.

1. Armar el circuito rectificador tipo puente.

FIGURA 2.5. Circuito rectificador tipo puente

a) Colocar los puentes(B, C, E, F), de la figura 2.5, del circuito rectificador tipo puente.

b) Utilice los terminales(4, 5), del transformador 506.

c) Mida el voltaje de salida de la fuente no regulada VDC: ___________

d) Utilice los extremos positivo de la fuente no regulada y tierra(GND), para alimentar el circuito regulador bsico a transistores.

2.6.

2. Instalar el circuito de la figura 2.6, que acta como regulador bsico a transistores.

FIGURA 2.6. Regulacin a transistores

a) Armar el circuito regulador bsico colocando los siguientes puentes(A, B).

b) Mida el voltaje de salida del regulador VDC:__________

c) Mida el voltaje en el diodo zner VDC:__________

d) Acoplar la carga electrnica con el circuito regulador bsico.

II. IDENTIFICAR LA CARGA ELECTRNICA

FIGURA 2.7. Carga electrnica

2.7.

a) Desconecte temporalmente la carga electrnica para indique una corriente de 0 mA.

b) Conectar el miliampermetro a la entrada de la carga electrnica.

c) Ajuste la resistencia(Rv1), para registre una corriente de 2.5 mA.

d) Mida el voltaje de salida(VL), del circuito regulador y el voltaje de emisor(Ve), del transistor(Q1).

e) Llenar la siguiente tabla 1.

Tabla 1.

Corriente de carga IL(mA) 0 2.5 5.0 10 15 20 25 30 40

Voltaje de emisor(Q1),Ve

Voltaje de carga(VL)

f) Hacer un grfico del voltaje de emisor(Ve), en funcin de la corriente de carga(IL), y Voltaje de salida (VL), en funcin de la corriente de carga(IL).

Ve VL

IL IL

g) Vare el potencimetro (RV1), de la carga electrnica para una resistencia mnima y registre el voltaje de salida VDC:_____________

h) Vare el potenciometro(RV1), de la carga electrnica para una resistencia mxima y registre el voltaje de salida VDC:____________

III. EL REGULADOR A TRANSISTOR BASICO CON LIMITADOR DE CORRIENTE

FIGURA 2.8. Regulador a transistor bsico con limitador de corriente

2.8.

a) Armar el circuito regulador bsico colocando los siguientes puentes(A, B,C).

b) Mida el voltaje de salida del regulador VDC:__________

c) Mida el voltaje en el diodo zner VDC:__________

d) Acoplar la carga electrnica con el circuito regulador bsico.

f) Desconecte temporalmente la carga electrnica para indique una corriente de 0 mA.

g) Conectar el miliampermetro a la entrada de la carga electrnica y el circuito regulador bsico con limitador de corriente.

h) Ajuste la resistencia(Rv1), para registre una corriente de 2.5 mA.

i) Mida el voltaje de salida(VL), del circuito regulador y el voltaje de emisor(Ve), del transistor(Q1), y el voltaje sobre la resistencia(R5), .

j) Llenar la siguiente tabla 2.

Tabla 2.

Corriente decarga(IL)mA 02.55.010152025303540

Voltaje de la R5(VR5)

Voltaje de carga(VL)

Voltaje de emisor(Ve)Q1

K) Hacer un grfico del voltaje de emisor(Ve), en funcin de la corriente de carga(IL), y Voltaje de salida (VL), en funcin de la corriente de carga(IL).

Ve VL

IL IL

L) Vare el potencimetro (RV1), de la carga electrnica para una resistencia mnima y registre el voltaje de salida VDC:_____________

M) Vare el potenciometro(RV1), de la carga electrnica para una resistencia mxima y registre el voltaje de salida VDC:____________

2.9.

IV. EL REGULADOR A TRANSISTORES CON REALIMENTACION.

FIGURA 2.9. El regulador a transistores con realimentacin.

a) Colocar los puentes(B, C, D), para formar el regulador a transistores con realimentacin.

b) Variar el potencimetro(RV2), a una resistencia mxima y mida el voltaje de salida VDC:___________

c) Variar el potencimetro(RV2), a una resistencia mnima y mida el voltaje de salida VDC:__________.

d) Ajuste el potencimetro(Rv2), para que indique un voltaje de salida de 14 VDC.

e) Acoplar la carga electrnica al circuito regulador a transistores con realimentacin.

f) Desconecte temporalmente la carga electrnica para indique una corriente de 0 mA.

g) Conectar el miliampermetro a la entrada de la carga electrnica y el circuito regulador bsico con limitador de corriente.

h) Ajuste la resistencia(Rv1), para registre una corriente de 5 mA.

i) Mida el voltaje de salida(VL), y la corriente de carga(IL), del circuito regulador a transistores con realimentacin.

j) Llenar la siguiente tabla 2.

2.10.

Corrientede carga(IL) mA0 mA5 mA10 mA20 mA30 mA40 mA

Voltaje de carga(VL)

k) Hacer un grfico de voltaje de carga(VL), en funcin de corriente de carga(IL).

VL

IL

INFORME

1. Cada alumno debe presentar

Clculos y mediciones realizadas en cada uno de los reguladores bsicos.

Hacer una sntesis del funcionamiento de cada uno de los reguladores.

Resolver las preguntas de la evaluacin.

Conclusiones generales.

EVALUACION

1. Qu le ha sucedido al voltaje de salida(VL), cuando usted varia el potencimetro(RV1), a la mxima y mnima resistencia?. Explicar este fenmeno con el regulador bsico.

2. El regulador bsico funciona correctamente con las diferentes posiciones del potencimetro(RV1)?.

3. La limitacin de corriente de carga(IL), afecta a la regulacin en los puntos de los voltajes de emisor(Ve) y el voltaje de carga(VL), del circuito regulador con limitacin de corriente?.

4. Siempre es valida la expresin IL = VR5 / R5 para calcular la corriente de carga?. Explique l porque.

5. Compare el regulador con realimentacin y el bsico. Cul es el mejor?. Por qu?.

6. Compare la curva de la grfica Voltaje de carga(VL), y la corriente de carga (IL), del regulador bsico y el realimentado. Cul tiene mejor regulacin?.

7. Cul es propsito de la carga electrnica en los circuitos reguladores?.

8. Hacer un esquema de una fuente dual con regulacin a transistores.

9. Explique la funcin del diodo zner en los circuitos reguladores.

10. Explique en que momento entra a conducir el transistor(Q3), que acta como limitador de corriente.

2.11.

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