Nuestros circuitos electrónicos no trabajan con corriente alterna, por ende para poder hacer funcionar nuestro circuito sin que le suceda nada necesitamos alimentarla con corriente continua.
La función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua y lo mas estable posible. Para ello se usa el siguiente DIAGRAMA DE BLOQUES:
TRANSFORMADOR
El trasformador reduce la tensión de red (generalmente 220 o 120 V) a otra tensión mas adecuada para ser tratada. Solo es capaz de trabajar con corrientes alternas. es decir que tanto la tensión de entrada como la de salida son alternas.
Consta de dos arrollamientos sobre un mismo núcleo de hierro, ambos arrollamientos, primario y secundario, son completamente independientes y la energía eléctrica se transmite del primario al secundario en forma de energía magnética a través del núcleo.
Hay una relación entre voltaje, corriente y número de vueltas; la cual es la siguiente:
Con esto vemos que la energía se conserva Wp = Ws , es decir Vp*Ip = Vs*Is
RECTIFICADOR
Esta etapa ya lo hemos visto en el post EL DIODO, en la cual hemos visto los diferentes tipos de rectificadores con diodo. También hay rectificadores controlados que estan en base a SCR.
Les dejo una imagen del rectificador que usaremos posteriormente para poder hacer nuestra fuente.
Rectificador de Onda Completa
FILTRO
La tensión a la salida de nuestro rectificador no es la que vamos a usar para alimentar nuestros circuitos, ya que esta tensión sube a un pico máximo y disminuye hasta cero, y así sucesivamente. Es en forma de pulsos.
El tipo mas común de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayoría de los casos perfectamente válido. Sin embargo en algunos casos se requerirá de usar otro tipo de filtro tales como: RC, LC.
Esta es la manera en que va ubicado el filtro capacitivo, para cualquier tipo de puente.
Este es la forma de onda que se obtiene a la salida de nuestro filtro
Para poder establecer un valor al condensador. utilizamos la siguiente fórmula para un rectificador tipo puente y que el rizado sea de un a 10%
C = (5 * I) / (f * Vmax)
donde:
C: Capacidad del condensador del filtro en faradios
I: Corriente que suministrará la fuente
f: frecuencia de la red
Vmax: tensión de pico de salida del puente (aproximadamente Vo)
Si se quiere conseguir un rizado del 7% puedes multiplicar el resultado anterior por 1,4, y si quieres un rizado menor resulta mas recomendable que uses otro tipo de filtro o pongas un estabilizador.
EL REGULADOR
Un regulador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queramos.
Nos enfocaremos a ver a los reguladores integrados tales como: 7805, 7812, etc
Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores:
La tensión de entrada Vin deberá ser siempre unos 2 o 3 V superior a la de Vout para asegurarnos el correcto funcionamiento.
Reguladores de 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.
Reguladores de serie 79XX
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 -12V.
NOTA: Para más características y especificaciones de los componentes es recomendable revisar el Datasheet del componente.
Regulador Variable 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. Un esquema base es el siguiente:
En este regulador, como es ajustable, al terminal GND se le llama ADJ, es lo mismo.
La tensión entre los terminales Vout y ADJ es de 1,25 voltios, por lo tanto podemos calcular inmediatamente la corriente I1 que pasa por R1:
I1 = 1,25 / R1
Por otra parte podemos calcular I2 como:
I2 = (Vout - 1,25) / R2
Como la corriente que entra por el terminal ADJ la consideramos despreciable toda la corriente I1 pasará por el potenciómetro R2. es decir:
I1 = I2
1,25 / R1 = (Vout - 1,25) / R2
Vout aproximadamente serìa:
Vout = 1,25 * (1 + R2/R1)
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:
La resistencia de 0,6 Ohm será de 3 o 4 W dependiendo del transistor empleado.
Si montamos el circuito con un transistor TIP32 podremos obtener 4 A, ya que el TIP32 soporta una corriente máxima de 3A. Y si lo montamos con un MJ15016 podemos llegar hasta 16A. Puedes usar cualquier otro transistor de potencia PNP.
Disipación de potencia en el regulador
Cuando un regulador esta funcionando se calienta. Esto es debido a que parte de la potencia tomada del rectificador es disipada en el regulador. La potencia disipada depende de la corriente que se esté entregando a la carga y de la caída de tensión que haya en el regulador.
La caída de tensión en el regulador Vr es:
Vr = Vin - Vout
Y la potencia disipada vendrá dada por la la siguiente ecuación:
PD = Vr * IL
Ver en la hoja de datos la potencia que pueden disipar los reguladores vistos. Si la disipación es mas de lo que se indica, se tendrá que usar disipadores, y será mas grande cuanto mayor sea la disipación.
Para evitar que la potencia disipada sea lo menor posible tendrás que procurar que Vin no sea mucho mayor que Vout.
EN UN PRÓXIMO POST ESTAREMOS DISEÑANDO UNA FUENTE E IMPLEMENTANDOLA EN UN PROTOBOARD PARA VERIFICAR SU CORRECTO FUNCIONAMIENTO
