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• Carmita Pinduisaca

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CUESTIONARIO 1. Indique cual es el funcionamiento de un regulador de Voltaje. Al observar las partes de una fuente de alimentación típica y el voltaje en varios puntos de la unidad. El voltaje de ca, por lo general de 120 V rms, se conecta a un transformador, el cual lo reduce al nivel de salida de cd deseado. Un rectificador de diodos proporciona entonces un voltaje rectificado de onda completa, el cual en principio se pasa por un filtro de capacitor sencillo para producir un voltaje de cd. Este voltaje de cd resultante casi siempre presenta algún rizo o variación del voltaje de ca. Un circuito regulador puede utilizar esta entrada de cd para proporcionar un voltaje de cd que no sólo tenga mucho menos voltaje de rizo, sino también que permanezca con el mismo valor de cd aun cuando el voltaje de cd de entrada varíe un poco, o que la carga conectada al voltaje de cd de salida cambie.

2. ¿Cuáles son los componentes básicos en un regulador en serie?  El elemento de control (transistor)  El circuito de muestreo (Divisor de Voltaje)  El detector de error (Amplificador operacional)  Voltaje de referencia (dado por el valor de Diodo Zener) 3. El voltaje de salida de un cierto regulador en serie es de 8 V. Si la ganancia en lazo cerrado del amplificador operacional es 4, ¿cuál es el valor del voltaje de referencia? V SAL =(1+

V REF =

V SAL Acl

V REF =

8 4

R2 )V R3 REF

Acl =1+

R2 R3

V REF =2V

4. ¿Por qué un regulador de voltaje en paralelo se puede realizar usando un diodo zener?

Porque el diodo zener a diferencia de otros diodos es un diodo de silicio que el fabricante ha optimizado para trabajar en la región de disrupción o región de ruptura en donde se produce el efecto zener, es decir se forma una tensión de salida igual a la tensión del zener; la misma que se conectará a una carga en paralelo es por esto que tendremos un regulador de voltaje estable, todo el tiempo que se mantenga la corriente del zener en los valores permitidos y esto se puede saber observando la hoja de información del diodo zener. Cuando la corriente por la carga varía (RL), la corriente del zener aumenta o disminuye para mantener la corriente que circula por la resistencia de polarización o protección del zener (RS) constante. 5. ¿Qué función realiza el circuito de la Figura?

Éste es un ejemplo de un pre-regulador (el primer diodo zener) que excita a un regulador zener (el segundo zener). En primer lugar, observe que el pre-regulador tiene una tensión de salida de 20 V, que es la entrada al segundo regulador zener, cuya salida es de 10 V. La idea básica es proporcionar al segundo regulador una tensión de entrada bien regulada, con el fin de que la tensión de salida final esté perfectamente regulada.

EJEMPLO 1. Calcule el voltaje de salida y la corriente del Zener en el circuito regulador de la figura 1 para R L=3 k Ω .

Figura 4. Circuito para el ejemplo 1.

V o=V z −V BE=7 V −0.7 V =6.3 V V CE =V i−V o =15 V −6 .3 V =8.7V I R= Para

15 V −7 V 8V = =36.4 mA 220 Ω 220 Ω R L=3 k Ω

I L=

V o 6 .3 V = =2.1 mA RL 3 k Ω

I B=

I c 2.1 mA = =52.5 µA β 40

I z=I R−I B =36.4 mA−52.5 µA ≈ 36 mA . EJERCICIO 2. Determine el voltaje de salida para el regulador del siguiente circuito y la potencia del transistor.

Figura 2. Circuito para el ejercicio 2.

a) Voltaje de salida R3 V REF =V SAL R 2+ R 3 24 V SAL =6 12+24 24 V REF =6 36 V REF =9 V b) Potencia del transistor ( Q1 ) PQ 1=V CE . I Q V SAL R 2+ R 3 9 I R 2 yR3 = 36 I R 2 yR3 =0.25 mA I R 2 yR3 =

I Q =I R 2 yR 3+ I RL

V SAL RL 9 I RL= 10 k I RL=0.9 mA I RL=

V ce=V C +V E V ce=15−9 V V ce=6 V PQ 1=V CE . I Q PQ 1=9 (1.15 mA) PQ 1=6.9 mW

EJERCICIO 3: ¿Cuál es la corriente del zener en la Figura 3?

Figura 3. Circuito para el ejercicio 3. Dado que conocemos la tensión de la resistencia de 1k = 10V, aplicamos LVK V Rs=V S−V Z V Rs=(18−10)V V Rs=8V

Aplicando entonces la ley de Ohm: I S=

V Rs 8V = Rs 270 Ω

I S=29.6 mA Puesto que la tensión en la carga es de 10 V, la corriente por la carga es: I L=

V L 10 V = RL 1 k Ω

I L =10 mA

La corriente del zener aplicando LCK es la diferencia de las dos corrientes: I Z =I S−I L=29.6 mA−10 mA

I Z =19.6 mA

EJERCICIO 4: Determine los voltajes de salida mínimo y máximo para el regulador de voltaje de la figura 17-29. Considere IADJ 50 mA.

Figura 4. Circuito para el ejercicio 4.



Cuando R2 se ajusta a su valor mínimo de 0Ω R2 + I ADJ R2=1,25 V R1

( )

V SALmin ¿ V REF 1+



Cuando R2 se ajusta a su valor máximo de 5KΩ.

 R2 5k Ω + I ADJ R2=1,25 V 1+ +50 μA ( 5 k Ω ) R1 220 Ω

( )

V SALmax ¿ V REF 1+

(

)

¿ 29,66 V +0,25 V =29,9 V EJEMPLO 5. En la figura 5, ¿qué valor nominal de potencia debe tener R1 si el voltaje de entrada máximo es de 12.5 V?

Figura 5. Circuito para el ejemplo 5.

Solución: La disipación de potencia en el peor caso en R1 ocurre cuando la salida se pone en cortocircuito y V SAL =0 . Cuando V ENT =12.5 V y la caída de voltaje a través de R1 es V R 1=V ENT −V SAL=12.5 V La disipación de potencia en R1 es 2 V R 1 (12.5V )2 PR 1 = = =7.10 W R1 22 Ω Consecuentemente, se deberá utilizar un resistor con una capacidad de por lo menos 10 W. Esto pone de manifiesto que una desventaja importante de este tipo de regulador es la potencia desperdiciada en R1 , lo cual hace que el regulador sea ineficiente.