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Fuente de alimentación regulada o estabilizada María Cristina Tene Saguay Facultad de Informática y Electrónica, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo Riobamba, Ecuador [email protected]

Abstract. - This project to be explained about the steps that have a power source, which is responsible for converting the input AC voltage to a DC voltage and has 4 stages which are: transformation, rectification, filtering and regulation, these are necessary and critical to the correct functioning of an electronic system for it is obvious that any equipment requires a power supply. For this purpose it is great allies to transformers, diodes, filters, capacitors, etc.. Keywords: Supply, transformation, rectification, filtering, regulation, DC. Resumen.- Una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la tensión alterna de la red de suministro, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos de un aparato electrónico al que se conecta. Las etapas constituyentes de una fuente de alimentación regulada o estabilizada son: Transformación: En esta etapa convierte la tensión AC (corriente alterna), a un nivel de voltaje más apropiado para las necesidades del circuito a través de un transformador.

ciertas etapas, las mismas que se explicaran en el desarrollo del trabajo; ya que cada etapa se la nombra de acuerdo a cada componente que conforman una fuente de alimentación; que por lo general los elementos que tiene una fuente son transformador, rectificador, filtro y regulador; por lo tanto serán cuatro etapas transformación, rectificación, filtrado y regulación; El desarrollo de este trabajo tiene como fin comprender y conocer todo lo referente a una fuente de alimentación, las funciones de cada elemento que intervienen en las cuatro etapas que permiten que una fuente sea capaz de convertir una tensión alterna en una tensión continua; siendo necesarios e indispensables para el correcto funcionamiento de todo un sistema electrónico, y q que es evidente que cualquier equipo necesita de una fuente de alimentación, dispone de grandes aliados como son los transformadores, diodos, filtros, regulador, etc. I. DESARROLLO DE CONTENIDOS ¿QUE ES UNA FUENTE DE ALIMENTACION?

Rectificación.- Permitiendo el paso o no de los semiciclos de ondas de corriente alterna de la señal de entrada para que sea constante, continua previniendo alteraciones que ocurren en el transformador, aquí encontramos a los diodos rectificadores. Filtrado.- Trabaja con la señal para que no tenga oscilaciones, es decir, se usa un filtro que se encargar de reducir las pulsaciones del rectificador a un voltaje menor.

Fuente de alimentación es un dispositivo electrónico encargado de proporcionar un valor de tensión adecuado para el funcionamiento de cualquier dispositivo. Además se encarga de convertir la entrada de tensión alterna de la red en una tensión continua y consta de cuatro etapas que son: Transformación, rectificación, filtrado y regulación.

Estabilizador.- Recibe la señal proveniente del filtro y entrega un voltaje constante sin importar las variaciones en la carga o del voltaje de alimentación. Palabras claves: Fuente, transformación, rectificación, filtrado, regulación, tensión continua, corriente alterna, señal. I.

INTRODUCCIÓN

En electrónica una fuente de alimentación es un dispositivo que se encarga hoy en día de suministra una tensión más estable a la mayoría de los distintos circuito o equipos electrónicos (ordenador, router) al que se conecta, por consiguiente para poder obtener los niveles requeridos de energía es necesario que una fuente de alimentación tenga

Fig.1 Esquema básico de una fuente

ETAPAS DE UNA FUENTE DE ALIMENTACION

Toda fuente de voltaje consta de cuatro etapas para su correcto funcionamiento y son:

Un rectificador es un elemento que cumple lo siguiente: -

Presente una gran resistencia (ideal R= ∞) al paso de la corriente en un sentido Presente una resistencia muy pequeña ((ideal R= 0) ) en el sentido opuesto

Un dispositivo electrónico que cumple estos requerimientos es un: diodo (unión p-n)

Fig. Etapas de una fuente de alimentación

1.

Etapa de transformación

Es la primera etapa en toda fuente de alimentación, está conformada por un dispositivo electrónico llamado transformador cuya función es reducir la tensión que proviene de la red (generalmente entre 120v-200v) a otra tensión más adecuada para poder ser tratada.

Existen 2 tipos de configuraciones que son rectificación de media onda y de onda completa.

Un transformador está constituido por dos o más bobinas de material conductor (espira primaria n1 y espira secundario n2), aisladas entre sí eléctricamente por lo general arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferro magnético.

La señal en la carga RL (VO) es unidireccional pero resulta muy deficiente como tensión continua para alimentar circuitos electrónicos.

Rectificador de media onda

Fig. 3 Rectificador de media onda Fig. 2. Transformador

Dependiendo de n1, n2 el voltaje de salida será menor o igual al voltaje de entrada (Vo ≶ Vi). La potencia es la misma, no se amplifica ni se reduce como en divisores de tensión) 2.

Etapa de rectificación

Esta etapa queda constituida por diodos rectificadores cuya función es de rectificar la señal proveniente del bobinado secundario del transformador.

Rectificador de onda completa Constituido por dos rectificadores de media onda conectados:     

Un diodo conduce en un semiciclo El otro diodo durante el otro semiciclo de la señal del secundario del transformador La tensión de salida VO, puede observarse en la fig.4 La potencia entregada a la RL es mayor que en el de media onda La tensión en RL es "más" continua

Fig.4 Rectificador de onda completa

Rectificador de onda completa: PUENTE DE DIODOS Fig. 6 diseño de filtros de capacitores e inductancias

   



Transformador sin toma intermedia Necesita cuatro diodos Tensiones en la carga (RL) y en el secundario del transformador Las corrientes en cada semiciclo: Vin > 0

entonces Vo= + Vin

Vin < 0

entonces Vo = - Vin

Para realizar una fuente de alimentación nos interesan los filtros pasa-baja obtención de una señal de continua (Z baja para =0 ) La asociación de L en serie con C en paralelo es también es un filtro pasa-baja.

No se pierde potencia

Fig. 7 Etapa de filtrado

Rectificación (media onda) + Filtrado: Fig.5 Puente de diodos

3.

Etapa de filtrado

Conformado por uno o varios capacitores que se utilizan para eliminar la componente de tensión alterna que proviene de la etapa de rectificación. Los capacitores se cargan al valor máximo de voltaje entregado por el rectificador y se descargan lentamente cuando la señal pulsante desaparece. Permitiendo lograr una nivel de tensión lo más continua posible.

1.

Caso condensador: Diodo actúa como un interruptor, Si RL es elevada, entonces el condensador se carga y no se vuelve a descargar Voltaje de continua (dc) perfecto.

Como RL no es entonces el condensador se carga en el semiciclo positivo y se descarga poco a poco en el semiciclo negativo

Los filtros más sencillos están constituidos por un capacitor o una inductancia:

Fig. 8 Rectificador de media onda + Filtrado:

Rectificación (onda completa) + Filtrado:  

La forma de onda es "más continua" que la del rectificador de media onda con el mismo tipo de filtro. Podemos observar la componente alterna linealizada de la tensión anterior, sobre la que podría calcularse su valor eficaz para determinar el "rizado" de la fuente de alimentación. Fig. 11 Ejemplos de reguladores

Fig. 9 Rectificador de onda completa + Filtrado

4.

Etapa de regulación

Esta etapa consiste del uso de uno o varios circuitos integrados que tienen la función de mantener constante las características del sistema y tienen la capacidad de mantener el estado de la salida independientemente de la entrada. Esta etapa se puede dividir en: Reguladores lineales y regulador de conmutación (switching).

Fig. 10 Etapa de regulación

Sin embargo una fuente de alimentación sólo con rectificación y filtrado no es suficientemente por las siguientes razones:   

La tensión dc salida (V0) no es constante conforme varía la carga (RL) La tensión dc salida (V0) varía directamente con la entrada alterna (Vi) La tensión dc de salida varía con la temperatura

Para solventar estos tres inconvenientes es necesario que estos coeficientes: Factor de estabilidad, Resistencia de salida, y el Coeficiente de Tª deben mantenerse constante la tensión que es suministrada a la salida.

III.CONCLUSIONES Una fuente de tensión regulada se compone básicamente de cuatro etapas fundamentales y son: Transformación, rectificación, filtrado y regulación La función de la primera etapa Transformación es obtener voltajes mayores o menores de acuerdo al tipo de fuente que se desee armar, a través de un dispositivo electrónico llamado comúnmente transformador de entrada. Rectificar una señal significa convertirla a una onda de corriente continua pulsante, mediante el uso de un puente de diodos. La etapa de filtrado se realiza mediante capacitores ya que son los encargados lograr un nivel de tensión lo más continuo posible. Finalmente la etapa de regulación (estabilizador), el dispositivo clásico empleado para estabilizar la tensión es un diodo zener, pero en este caso se ha optado por incluir un circuito regulador de tensión integrado, capaz de entregar a su salida una tensión prácticamente continua con un bajo rizado.

RECONOCIMIENTOS Bibliografía: R. Pallás, Instrumentación Electrónica. Marcombo, 1987. E. Mandado, P. Mariño y A. Lago, Instrumentación Electrónica. Marcombo. 1995. Pardo Collantes, Daniel; Bailón Vega, Luís A., Universidad de Valladolid. Secretariado de Publicaciones e Intercambio Editorial.1999.

http://dibujoelectronico.wordpress.com/2008/12/01/fuente-devoltaje/ http://www.unicrom.com/Tut_fuentepoder_transformador_rec tificador_filtro_regulador.asp http://tecnoelena.files.wordpress.com/2008/06/fuentealimentacion1.pdf http://www.profesormolina.com.ar/tutoriales/tutor1_fuentes.ht m http://www.sase.com.ar/2011/files/2010/11/SASE2011Fuentes_de_alimentacion.pdf

http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Fuentesalimentacion.php