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• Angelo Garcia

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INFORME PREVIO N°6: FUENTES REGULADAS IC Y DRIVERS DE CORRIENTE Huaman Eusebio Williams Angel [email protected]

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica – Universidad Nacional de Ingeniería I.   

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OBJETIVO Adquirir experiencia en el comportamiento de un transistor como regulador de voltaje. Analizar y realizar pruebas con diversos reguladores de voltaje. Adquirir destreza en el uso y manejo de fuentes de alimentación, osciloscopio y multímetros análogos y digitales. Adquirir destreza en el manejo de los manuales y obtención de la data sheet de los transistores de potencia, diodo Zener y Opamp 741. Efectuar mediciones de entrada y salida de la fuente regulada. Afianzar el trabajo en equipo asumiendo responsabilidades en el desarrollo de la experiencia.

II.

servomecanismo comparando el parámetro electrónico deseado en la carga con uno de referencia y efectúa los cambios necesarios para compensar las variaciones de la fuente 1ª y las debidas a la carga. Su tiempo de respuesta es finito y su error en la estabilidad es función de la ganancia del bucle de la realimentación. Un diagrama de bloques de un sistema regulador se muestra en la figura 1.2. CLASIFICACIÓN

FUNDAMENTOS TEORICOS

REGULADORES: CLASIFICACIÓN Esencialmente, una fuente consta de 3 bloques (Fig. 1.1):

Reguladores lineales (Fig. 1.3.a):

·Rectificador: convierte tensión alterna en una forma de onda pulsante de componentes alternas y continuas.

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·Filtro: aísla la componente a.c. de la c.c.

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Regulador:  

establece niveles de tensión adecuados. mantiene la tensión o intensidad regulada cte

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Reguladores conmutados (Fig. 1.3.b): 

La misión del regulador es contrarrestar la inestabilidad de la fuente 1ª. Funciona como un

Operan con c.c. a la entrada: VCC Equivalen a una resistencia con valor de ajuste automático. Basan su funcionamiento en la caída de tensión en elementos disipativos. Tienen bajo rendimiento.

Conmutador que interrumpe la corriente en la fuente 1ª a intervalos de duración variable.

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Tienen rendimiento elevado.

REGULADOR EN PARALELO   

TIPOS DE FUENTES  

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Fuentes reguladas: con regulador lineal (Fig. 1.4.a). Fuentes conmutadas: con regulador conmutado (Fig. 1.4.b).

Esta configuración suele utilizarse cuando la carga es pequeña. El circuito está autoprotegido frente a cortocircuitos. En la figura 1.5.b vemos el diagrama de bloques de un regulador en serie. Del diagrama deducimos que la potencia disipada será:

DIFERENCIAS ESENCIALES 

TIPOS DE REGULADORES LINEALES   

REGULADOR EN SERIE Esta configuración suele utilizarse cuando la carga es grande. En la figura 1.5.a vemos el diagrama de bloques de un regulador en serie. Del diagrama deducimos que la potencia disipada será:

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El regulador paralelo impide que las variaciones de la corriente de carga aparezcan en la fuente 1ª aislándose la carga de la fuente 1ª, que es bueno para frecuencias elevadas. La energía disipada, en forma de calor, en el regulador serie aumenta en proporción directa con la carga, mientras que en el regulador paralelo disminuye al aumentarla. El regulador paralelo tiene un elemento más, R, que evita la rotura del regulador si falta la carga. R también disipa calor Þ para una entrada y una salida determinadas y una carga idéntica, la potencia entregada por la fuente 1ª de un regulador paralelo es mayor que la entregada por un regulador en serie. El regulador paralelo tiene un rendimiento inferior al regulador en serie.

FUENTES REGULADAS DE TENSIÓN

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REGULADOR DE TENSIÓN SERIE: Por Seguidor De Emisor. Una fuente con una regulación deficiente tiene una impedancia interna alta.

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Solución: usar un seguidor de emisor transformando la impedancia interna de alta a baja. Este tipo de reguladores (Fig. 1.6) son los más usados.

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Elabora informes técnicos claros mediante un formato digital establecido, detallando el proceso de laboratorio desarrollado, entregando puntualmente. Usa software de simulación y compara con los resultados experimentales. Reconoce la importancia del trabajo en equipo y se integra y participa en forma efectiva en equipos multidisciplinarios de trabajo.

IV.

EQUIPOS Y MATERIALES 

01 Transistor de potencia NPN y 01 Opamp 741.

REGULADOR DE TENSIÓN PARALELO: Con Derivación 

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·Está constituido por un circuito de estabilización por diodo Zener y un transistor que observe los cambios de corriente necesarios para compensar las variaciones de la V de salida (Fig. 1.7). ·Ventaja: constituye una protección contra cortacircuitos. ·Inconveniente: puede malgastarse mucha potencia en comparación con el seguidor de emisor.

III. COMPETENCIAS  Maneja correctamente

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equipos e instrumentos de medición y visualización, configurando y conectándolos apropiadamente. Selecciona correctamente los equipos, instrumentos y componentes a utilizar en la experiencia de reguladores de voltaje.

Figura N°1: OPAMP 

01 Fuente de Alimentación Programable.

Figura N°2: Fuente

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Resistores de 2 x1KΩ, 2KΩ, 20KΩ, 100KΩ.

Figura N°3: Resistencias 

01 panel de conexiones.

01 Osciloscopio doble canal. Potenciómetro 1k, 5k. 01 Diodo Zener D1 N746, D 1N963 400 mW.

Figura N°7: Diodo Zenner V.

PROCEDIMIENTO

Realice las simulaciones con los componentes que ha adquirido para determinar el valor de Vo, recuerde que dependerá también del transistor que obtenga en el mercado. Use esos componentes.

Figura N°4: Protobard 

Capacitores 100uf, 47uf, 2x10uf.

1.- Ensamble el circuito de la figura N°8, si no encuentra el D1N963 reemplace por el D1 N963 y calcule el valor de R2 para obtener un voltaje Vo constante.

Figura N°5: Condensadores 

01 Multímetro. Figura N°8A: Circuito N°1

Figura N°6: Multimetro

8.- Compare el resultado del voltaje obtenido en el paso 6 con las mediciones del paso 7.

VI.

PREGUNTAS

1. Definir fuente de alimentación- Cuáles son sus componentes- describir cada uno de ellos.

Figura N°8B: Circuito N°2 2.- Calcular el voltaje regulado resultante del circuito A, reemplazar R2 por un potenciómetro de 20K si es necesario. 3.- Variando el voltaje de entrada Vi desde de 10v a 16v (10v a 34V para el segundo diodo). efectuar la medición del voltaje regulado V0 . 𝑉𝑖 𝑉𝑜

10

14

18

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Tabla N°1 4.- Compare el resultado del voltaje obtenido en el paso 2 con las mediciones del paso 3. 5.- Implementar el circuito 2 siguiente:

La fuente de alimentación o fuente de poder como también se le conoce, se define dentro del ámbito de la electrónica, como el instrumento que transforma la corriente alterna, en una o varias corrientes continuas o directas, las cuales son utilizadas para alimentar los diferentes aparatos electrónicos, tales como televisores, computadoras, impresoras, etc. Transformador: El transformador se encarga de reducir el voltaje de entrada a un voltaje de salida diferente, puede ser mayor o menor depende según sea el caso y la necesidad. Los transformadores solo pueden trabajar con voltaje alterno debido a esto la entrada y la salida es en voltaje alterno Rectificador: El rectificador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. para esto se necesita un puente rectificador o también conocido como puente de diodos. Filtro: El filtro se encarga de disminuir la variación de voltaje de corriente directa, a través de capacitores. generando así un efecto conocido como efecto rizo. Regulación: El regulador se encarga de recibir la señal proveniente del filtro para que en la salida se obtenga un voltaje continuo sin importar las variaciones de voltaje dependiendo el regulador es el voltaje de salida.

Figura N°9: Circuito N°2 6.- Calcular el voltaje de salida V0 del circuito de la fig. 2. 7.- Variando el voltaje de entrada Vi desde 10v a 24v medir V0 . 𝑉𝑖 𝑉𝑜

2. Cuantos tipos de fuente conoce – Describir cada uno de ellas. Fuentes de alimentación lineales: Las fuentes lineales tienen un diseño relativamente simple y tienen principalmente cuatro componentes: transformador, rectificador, filtro, regulación y salida.

Fuentes de alimentación conmutadas: También llamadas fuentes switching, cuyo principio de funcionamiento se basa en la conmutación de un transistor más que en un circuito lineal. Las fuentes conmutadas fueron desarrolladas como consecuencia de los problemas de disipación térmica, peso y volumen de los reguladores lineales. Las fuentes conmutadas tienen circuitos complejos y variados por lo cual es demasiado difícil explicar su funcionamiento en esta coacción tomaremos en cuenta algunos de los bloques esenciales de una fuente conmutada: Rectificación y filtrado, conmutación, rectificación y filtrado secundario, controlador. 3. Dibujar el diagrama de bloques de una fuente regulada convencional – describir cada bloque. TRANSFORMADOR

RECTIFICADOR

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para una entrada y una salida determinadas y una carga idéntica, la potencia entregada por la fuente 1ª de un regulador paralelo es mayor que la entregada por un regulador en serie. El regulador paralelo tiene un rendimiento inferior al regulador en serie.

6. Se desea diseñar una fuente de alimentación para un circuito que consume 150 mA a 12V. El rizado deberá ser inferior al 10%. Para ello se dispone de un transformador de 10 Vp y 2,5 VA y de un rectificador tipo puente. Elegir el valor del Condensador: Encontrando la resistencia de la carga: 𝑅𝐿 =

12 𝑉 = 0.08 𝑘Ω 150𝑚𝐴

El factor de rizado debe ser menor a 10% REGULACION 4. Describir la fuente conmutada – usos.

FILTRO de

alimentación

Fuentes de alimentación conmutadas: También llamadas fuentes switching, cuyo principio de funcionamiento se basa en la conmutación de un transistor más que en un circuito lineal. 5. Cuáles son las diferencias entre un circuito regulador en serie y un circuito regulador en paralelo.  El regulador paralelo impide que las variaciones de la corriente de carga aparezcan en la fuente 1ª aislándose la carga de la fuente 1ª, que es bueno para frecuencias elevadas.  La energía disipada, en forma de calor, en el regulador serie aumenta en proporción directa con la carga, mientras que en el regulador paralelo disminuye al aumentarla.  El regulador paralelo tiene un elemento más, R, que evita la rotura del regulador si falta la carga. R también disipa calor Þ

𝑟% =

2.4 ∗ 100% = 10% 𝑅𝐿 ∗ 𝐶

El valor del condensador es: C=300 uF 7. Buscar en los manuales y detallar la información de los transistores de potencia usados en reguladores de voltaje. Para el TIP41C:

Para el 2N2222:

transistor Q1 se controla para mantener constante el voltaje de salida. El voltaje de salida se mantendrá a un valor de: 𝑉0 = (1 +

VII.    

8. Analizar el circuito básico de regulador serie. Si el voltaje de salida se reduce, el voltaje de base a emisor incrementado hace que el transistor Q1 conduzca más, por lo que el voltaje de salida se eleva, y la salida se mantiene constante. Si el voltaje de salida se incrementa, el voltaje reducido entre la base y el emisor hace que el transistor Q1 conduzca menos, por lo que el voltaje de salida se reduce y la salida se mantiene constante 9. Analizar el circuito regulador serie con operacional. El amplificador operacional compara el voltaje de referencia del diodo Zener con el voltaje de realimentación de los resistores detectores R1 y R2. Si el voltaje de salida varía, la conducción del

𝑅1 )𝑉 𝑅2 𝑍

BIBLIOGRAFIA

http://conceptodefinicion.de/fuente-dealimentacion/ http://redeya.bytemaniacos.com/electronica/t utoriales/PDF/fuentesr.pdf http://www.ingmecafenix.com/electronica/fu ente-de-alimentacion/ Dispositivos Electronicos - Boylestad