FUNCIONAMIENTO:
La señal obtenida a la salida de un rectificador es continua pulsante cuyo uso está limitado entre otor a cada de batería y alimentación de motores DC. Para alimentar circuitos electrónicos es necesario una tensión continua de valor constante, similar a la tensión que se obtiene de una batería, y para conseguir este tipo de señal es necesario conectar filtros a la salida de los rectificadores con los cuales se reduce el rizado.
Tipos de Filtros
Los elementos o componentes que en las fuentes se utilizan como filtros son: Las inductancias o bobinas de choque y los condensadores. El funcionamiento del filtro por inductancia se basa en la propiedad fundamental de este componente de oponerse a cualquier variación de la corriente.
De tal manera que toda variación que aparece en un circuito sin inductancia se reducirá al colocar este elemento en el circuito El funcionamiento del filtro por condensador se basa en su principio de almacenamiento de energía a la carga de la fuente durante el período de no-conducción, de esta forma se prolonga el tiempo durante el cual circula la corriente por la carga y disminuye notablemente su rizado.
Filtros Pasivos RC y LC:
Con la regla del 10 por 100 se obtiene una tensión continua en la carga de aproximadamente el 10%. Antes de los años setenta se conectaban filtros pasivos entre el condensador del filtro y la carga para reducir el rizado a menos del 1%. La intención era obtener una tensión continua casi perfecta, similar a la que proporciona una pila. En la actualidad es muy raro ver filtros pasivos en diseños de circuitos nuevos, es mas común usar circuitos estabilizadores de tensión. Sin embargo estos estabilizadores tienen sus limitaciones y es posible que no te quede mas remedio que usar un filtro pasivo.
Filtro RC:
La figura muestra dos filtros RC entre el condensador de entrada y la resistencia de carga. El rizado aparece en las resistencias en serie en lugar de hacerlo en la carga. Unos buenos valores para las resistencias y los condensadores serían:
R = 6,8 O
C = 1000 µF
Con estos valores cada sección atenúa el rizado en un factor de 10, puedes poner una, dos, tres secciones.
La desventaja principal del filtro RC es la pérdida de tensión en cada resistencia. Esto quiere decir que el filtro RC es adecuado solamente para cargas pequeñas. Es muy útil cuando tienes un circuito digital controlando relés, en ocasiones estos relés crean ruidos en la alimentación provocando el mal funcionamiento del circuito digital, con una sección de este filtro para la alimentación digital queda solucionado el problema.
Filtro LC:
Cuando la corriente por la carga es grande, los filtros LC de la figura presentan una mejora con respecto a los filtros RC. De nuevo, la idea es hacer que el rizado aparezca en los componentes en serie, las bobinas en este caso. Además, la caída de tensión continua en las bobinas es es mucho menos porque solo intervienen la resistencia de los arrollamientos.
Los condensadores pueden ser de 1000 µF y las bobinas cuanto mas grandes mejor. Normalmente estas últimas suelen ocupar casi tanto como el transformador y, de hecho, parecen transformadores, menos mal que con una sola sección ya podemos reducir el rizado hasta niveles bajísimos.
Fuentes de alimentación reguladas
Es una fuente no regulada que incluye un regulador de voltaje.
Regulador de Voltaje: Circuito que mantiene el voltaje en la carga constante aunque varíe el voltaje de entrada o varía la corriente de carga.
Los reguladores pueden ser:
Reguladores con diodo zener.
Reguladores integrados
Reguladores con transistores
REGULADORES CON DIODO ZENER
El diodo zener se puede utilizar para regular una fuente de voltaje.
Estos van desde menos de 2 voltios hasta varios cientos de voltios, y la potencia que pueden disipar va desde 0.25 watts hasta 50 watts o más.
La potencia que disipa un diodo zener es simplemente la multiplicación del voltaje para el que fue fabricado por la corriente que circula por él. Pz = Vz x Iz. Esto significa que la máxima corriente que puede atravesar un diodo zener es: Iz = Pz/Vz. (en amperios). Donde:
- Iz = Corriente que pasa por el diodo Zener
- Pz = Potencia del diodo zener (dato del fabricante)
- Vz = Voltaje del diodo zener (dato del fabricante)
Ejemplo: La corriente máxima que un diodo zener de 10 Voltios y 50 Watts puede aguantar, será: Iz = Pz/Vz = 50/10 = 5 amperios.
Ejemplo de un diseño de regulador de voltaje con diodo zener
Una fuente de voltaje de 15 voltios debe alimentar una carga con 9 voltios, que consume una corriente que varía entre 200 y 350 mA. (miliamperios). Se escoge un diodo zener de 9.1 voltios (muy cercano a 9 voltios y….
- Cálculo de Rs: Rs = (15 – 9.1) / (1.1 x 0.35) = 15 ohms
- Cálculo de la potencia del diodo zener: PD = [(15 – 9.1) / 15] x 9.1 = 3.58 watts.
Como no hay un diodo zener de 3.58 Vatios, se escoge uno de 5 vatios que es el más cercano
- Potencia de Rs: Un cálculo adicional es la potencia del resistor Rs. Este se hace con la fórmula: P = I2 x R.
Los datos actuales son: I (max) = 350 miliamperios = 0.35 amperios y Rs = 15 Ohmios. Aplicando la fórmula, PRs = 0.352 x 15 = 1.84 Watts. Esto significa que a la hora de comprar este resistor deberá ser de 2 Watts o más.
Precauciones con la polaridad del diodo Zener
La potencia del diodo Zener determina la máxima corriente permisible para el diodo y hay que tener muy en cuenta de que en el circuito no sobrepase esta corriente lo que producirá la destrucción del dispositivo, una regla general hay que hacerlo trabajar como máximo hasta la mitad de su corriente nominal máxima dada por el fabricante.
Reguladores de la serie 78XX:
Su característica principal es que la tensión entre los terminales Vout y GND es de XX voltios y una corriente máxima de 1A. Por ejemplo: el 7805 es de 5V, el 7812 es de 12V… y todos con una corriente máxima de 1 Amperio. Se suelen usar como reguladores fijos.
Existen reguladores de esta serie para las siguientes tensiones: 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18 y 24 voltios.
Es posible que tengas que montar el regulador sobre un radiador para que disipe bien el calor, pero de eso ya nos ocuparemos mas adelante.
Reguladores de la serie 79XX:
El aspecto es como el anterior, sin embargo este se suele usar en combinación con el 78XX para suministrar tensiones simétricas. la tensión entre Vout y GND es de – XX voltios, por eso se dice que este es un regulador de tensión negativa. La forma de llamarlos es la misma: el 7905 es de 5V, el 7912 es de 12… pero para tensiones negativas.
Una fuente simétrica es aquella que suministra una tensión de + XX voltios y otra de – XX voltios respecto a masa. Para ello hay que usar un transformador con doble secundario, mas conocido como «transformador de toma media» o «transformador con doble devanado».
Regulador ajustable LM317:
Este regulador de tensión proporciona una tensión de salida variable sin mas que añadir una resistencia y un potenciómetro. Se puede usar el mismo esquema para un regulador de la serie 78XX pero el LM317 tiene mejores características eléctricas. El aspecto es el mismo que los anteriores, pero este soporta 1,5A. el esquema a seguir es el siguiente:
Regulador Ajustable de potencia LM350:
El LM317 es muy útil para conseguir tensiones variables, sin embargo no es capaz de suministrar mas de 1,5A a la carga. El LM350 es otro regulador variable que funciona exactamente igual que el LM317, con la diferencia de que este es capaz por si solo de suministrar 3A.
Para conseguir mas de 3 A podemos acudir al siguiente esquema que utiliza un transistor de paso para ampliar la corriente:(FUENTE: electronicafacil)
PARÁMETROS DE LAS FUENTES DE VOLTAJE DC REGULADAS
Regulación de Carga:
Es una medida de la capacidad de la Fuente de Voltaje DC de mantener constante su voltaje de salida ante las variaciones de la carga conectada
Cuanto mejor es la calidad del regulador de la Fuente de Voltaje, menor es la Regulación de Carga.
Regulación de Línea
Es una medida de la capacidad de la Fuente de Voltaje DC de mantener constante su voltaje de salida cuando varía el valor del voltaje AC aplicado a la entrada del rectificador.
Cuanto mejor es la calidad del regulador de la Fuente de Voltaje, menor es la Regulación de Línea. (FUENTE: labc.usb.ve)
504 VELARDE VIZCARRA 