INSTITUTO SUPERIOR TECNOLOGIC TECNOL OGIC O PEDRO P.
FUENTE DE D E ALIMENTACIÓN ALIMENTACIÓN SIMÉTRICA REGULADA Y VARIABLE
DIAZ
(0 A 30V 2A)
ELECTRONICA INDUSTRIAL CURSO: DISEÑO E INSTALACIONES INSTALACIONES ELECTRONICAS presentado por:
AQUINO CUTI ISAAC SEMESTRE: II
FUENTE DE ALIMENTACIÓN SIMÉTRICA REGULADA Y VARIABLE (0 A 30V 2A)
INDICE INTRODUCCIÓN………………………………………….…………………………….2 DESARROLLO……………………………………………………………………..……3 COTIZACIÓN…………………………………………………………………..………..5 MONTAJE Y ROCEDIMIENTO ……………………………………..…………….!! CONCLUCIONES Y SUGERENCIAS………………………………………….. .....!3
INTRODUCCIÓN Hoy en día los equipos electrónicos, en su mayoría, funcionan con corriente continua, así, el dispositivo que convierte la corriente alterna a corriente continua, en los niveles requeridos por el circuito electrónico a alimentar, se llama fuente de alimentación. El esquema básico de una fuente de alimentación es el siguiente:
El presente informe da a conocer la descripción de una fuente simétrica regulada y variable de -!v a "!v que en con#unto da $asta %&'(), para un consumo de *+ como máimo. (aremos la descripción general de la fuente, así como el circuito y los componentes que necesitará para su funcionamiento y el costo de cada uno de ellos. ambién se analia cada componente de la fuente, específicamente los circuitos integrados, transistores y diodos con los que traba#ará el circuito, describiendo cada uno de ellos viendo sus características y especificaciones. /os resultados y eperiencias se darán a conocer en las conclusiones, por ultimo sedará a conocer la
DESARROLLO )omponentes: - ransformador con primario adecuado para la red eléctrica 0& o **&'1 y secundario de !"! para *+. 22 3) - )ircuito 3ntegrado /4%5 0E)67!81 3)* - )ircuito 3ntegrado /4%%5 0E)67!51 9 - ransistor 3%&!! 9* - ransistor 3*7!! 9% - ransistor ;)!<= o similar 9< - ransistor ;)!!= o similar ( al (< - (iodos >!=&< o similares. 22 (! y (8 - /E(s ) y )* - )ondensadores electrolíticos <5&&u? %!' 22 )% al )8 - )ondensadores de &.u? 0&&n?1 !&' @ y @* - @esistencias de &&& o$ms A*B @% y @< - @esistencias de **& o$ms A*B @! y @8 - @esistencias de &.! o$m !B 22 @5 y @= - @esistencias de <5& Co$ms A*B y * - otenciómetros de !&&& o$ms
@+>D?@4+(@ @34+@3 El trasformador de entrada reduce la tensión de red 0generalmente **& o *& '1 a otra tensión mas adecuada para ser tratada. Dolo es capa de traba#ar con corrientes alternas. Esto quiere decir que la tensión de entrada será alterna y la de salida también.De denomina transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar o disminuir el volta#e y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permaneca constante 0ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, tiene que ser igual a laque se obtiene a la salida1./os transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un nFcleo cerrado de $ierro dulce. Este con#unto de vueltas se denominan: ;obina primaria o GprimarioG a aquella que recibe el volta#e de entrada y ;obina secundaria o DecundarioG a aquella que entrega el volta#e transformado. /a representación esquemática del transformador es la siguiente: /a ;obina primaria recibe un volta#e alterno que $ará circular, por ella, una corriente alterna
@E)3?3)+(@ + (3(D El rectificador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. ara ello se utilian diodos. n diodo conduce
cuando la tensión de su ánodo es mayor que la de su cátodo. Es como un interruptor que se abre y se cierra segFn la tensión de sus terminales:
El rectificador se conecta después del transformador, por lo tanto le entra tensión alterna y tendrá que sacar tensión continua, es decir, un polo positivo y otro negativo: Es tan comFn usar este tipo de rectificadores que se venden ya preparados los cuatro diodos en un solo componente. Duele ser recomendable usar estos puentes rectificadores, ocupan menos que poner los cuatro diodos y para corrientes grandes vienen ya preparados para ser montados en un radiador. Este es el aspecto de la mayoría de ellos:
ienen cuatro terminales, dos para la entrada en alterna del transformador, uno la salida positiva y otro la negativa o masa. /as marcas en el encapsulado suelen ser: I ara las entradas en alterna " ara la salida positiva - ara la salida negativa o masa. E/ ?3/@: /a tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos. En un ciclo de salida completo, la tensión en la carga aumenta de cero a un valor de pico, para caer después de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua que precisan la mayor parte de circuitos electrónicos. /o que se necesita es una tensión constante, similar a la que produce una batería. ara obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro. El tipo más comFn de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayoría de los casos perfectamente válido. Din embargo en algunos casos puede no ser
suficiente y tiene que utiliarse componentes adicionales. ?iltro con condensador a la entrada: Este es el filtro más comFn, basta con aJadir un condensador en paralelo con la carga 0@/1, de esta forma:
E/ @E6/+(@: n regulador o estabiliador es un circuito que se encarga de reducir el riado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión eacta que queramos. Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores:
Es muy corriente encontrarse con reguladores que reducen el riado en &&&& veces 0=& d;1, esto significa que si usas la regla del &K el riado de salida será del &.&&K, es decir, inapreciable. /as ideas básicas de funcionamiento de un regulador de este tipo son: o /a tensión entre los terminales 'out y 6>( es de un valor fi#o, no variable, que dependerá del modelo de regulador que se utilice. /a corriente que entra o sale por el terminal 6>( es prácticamente nula o y no se tiene en cuenta para analiar el circuito de forma aproimada. ?unciona simplemente como referencia para el regulador. o /a tensión de entrada 'in deberá ser siempre unos * o % ' superior a la de'out o para asegurarnos el correcto funcionamiento. )3@)3 3>E6@+( /4%5 0E)67!81
)aracterísticas 2 6arantia la salida K de tolerancia de tensión 0/4%5+1 2 6arantiada ma. &,&K A ' línea de la regulación 0/4%5+1 2 6arantiada ma. &,%K de la carga del @eglamento 0/451 2 Dalida garantiada actual ,!(e salida a#ustable $asta ,* ' 2 /ímite de corriente constante con la temperatura 2 =& d; de rec$ao onda 2 /a salida es a prueba de cortocircuitos De puede verificar su funcionamiento del siguiente modo: .- En los pines de +(L y colocar un resistor de **& o$m, luego medir el volta#e que $ay en esos pines 0+(L y 1 deberá ser de .*!v con un margen de error pequeJo, si esto no pasa significa que el )3 /4%5 esta deJado
)3@)3 3>E6@+( /4 %%50E)67!51 (escripción El /4%5A/4%%5 puede a#ustarse % terminales reguladores de volta#e negativo capa de suministrar más de ,!-sobre un rango de volta#e de salida de .*' a %5'. Estos reguladores son muy fáciles de aplicar, que requieren sólo dos resistencias eternas para establecer la tensión de salida y un condensador de salida para la compensación de frecuencia. El diseJo del circuito $a sido optimiado para la regulación ecelente y deba#o oscilaciones térmicas. +demás, la serie /4%5 características internas de limitación de corriente, apagado térmico y segura del área de compensación, por lo que prácticamente a prueba de eplosión contra sobre cargas. El /4%5A/4%%5 servir a una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo locales en la regulación de tar#etas, salida programable de regulación de volta#e o una regulación de precisión actual. El/4%5A/4%%5 son complementos ideales para el /45A/4%5reguladores positivos a#ustables. )aracterísticas 2 ensión de salida a#ustable de ,* '-a-%5' 2 )orriente de salida ,! garantiado, -!! M ) a "!& M ) 2 @egulación de línea general, &,&K A ' 2 @egulación de carga general, un &,%K 2 Ecelente regulación térmica, el &,&&*K A B55 d; de rec$ao onda
2 Ecelente rec$ao de oscilaciones térmicas 2 !& ppm A M ) )oeficiente de temperatura 2 3ndependiente de la temperatura límite de corriente 2 rotección de sobrecarga térmica " 4e#ora del producto probado 2 Estándar de % derivaciones transistor paquete 2 /a salida es a cortocircuito @+>D3D@ 3 %&!! )aracterísticas 2 /a estructura de transistor: >>. 2 4áima disipación de potencia continFa colector del transistor 0c1: 7&B 2 /imite el colector ()-base: &&' 2 /ímite de colector-emisor del transistor de tensión: 5&' 2 /ímite de tensión emisor-base: 5' 2 4áima corriente continFa de colector del transistor 03) ma1: !N 2 emperatura límite de unión pn: !&O) 2 ?recuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor 0?t1:%4H 2 )apacidad de la unión de colector 0))1, f: 2 Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor comFn 0Hfe1, minA4a: *&A5&d1 @+>D3D@ 3*7!! )aracterísticas 2 /a estructura de transistor: pnp 2 4áima disipación de potencia continFa colector del transistor 0c1: 7&B 2 /imite el colector ()-base 0cb1: &&' 2 /ímite de colector-emisor del transistor de tensión 0ce1: 5&' 2 /ímite de tensión emisor-base 0eb1: 5' 2 4áima corriente continFa de colector del transistor 03c ma1: !+ 2 emperatura límite de unión pn 0#1: !&O) 2 ?recuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor 0?t1:%4H 2 )apacidad de la unión de colector 0)c1, f: 2 Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor comFn 0Hfe1, minAma: *&43> @+>D3D@ 3*7!! )aracterísticas 2 /a estructura de transistor: pnp 2 4áima disipación de potencia continua colector del transistor 0c1: 7&B 2 /imite el colector ()-base 0cb1: &&'
2 /ímite de colector-emisor del transistor de tensión 0ce1: 5&' 2 /ímite de tensión emisor-base 0eb1: 5' 2 4áima corriente continFa de colector del transistor 03c ma1: !+ 2 emperatura límite de unión pn 0#1: !&O) 2 ?recuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor 0?t1:%4H 2 )apacidad de la unión de colector 0)c1, f: 2 Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor comFn 0Hfe1, minAma: *&43> @+>D3D@ ;)!<= )aracterísticas 2 /a estructura de transistor: >> 2 4áima disipación de potencia continFa colector del transistor 0c1: !&&mB 2 /imite el colector ()-base 0cb1: %&' 2 /ímite de colector-emisor del transistor de tensión 0ce1: %&' 2 /ímite de tensión emisor-base 0eb1: !' 2 4áima corriente continua de colector del transistor 03c ma1: &&m+ 2 emperatura límite de unión pn 0#1: !&) 2 ?recuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor 0?t1:%&&4H 2 )apacidad de la unión de colector 0)c1, f: 8 2 Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor comFn 0Hfe1, minAma: &A**&. ?abricante: 6E>E@+/ DE43 2 ;a#a corriente 0má. && m+1 2 (e ba#o volta#e 0má. 8! '1. +plicaciones 2 El cambio de uso general y la amplificación. @+>D3D@ ;)!!= )aracterísticas 2 /a estructura de transistor: pnp 2 4áima disipación de potencia continua colector del transistor 0c1: !&&mB 2 /imite el colector ()-base 0cb1: %&' 2 /ímite de colector-emisor del transistor de tensión 0ce1: *!' 2 /ímite de tensión emisor-base 0eb1: !' 2 4áima corriente continFa de colector del transistor 03c ma1: &&m+ 2 emperatura límite de unión pn 0#1: !&) 2 ?recuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor 0?t1:5!4H 2 )apacidad de la unión de colector 0)c1, f: 2 &. Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor comFn
0Hfe1, minAma: 5!A<5! 2 . ?abricante: H3/3D (3( >!=&< )aracterísticas . emperatura: 4in & M) P 4á. & M) *. amaJo: !& C; %. Dolicitud: @ectificador ultra rápido 0menos que &&ns1 (3(D /E(D /os diodos luminiscentes o emisores de lu, /E(s, se caracterian por una duración de vida muy larga, su resistencia a los impactos y un ba#o consumo energético. +l ser regulados, el color de lu se mantiene constante. +l ser conectados a la red, se necesitan equipos auiliares para contar con la corriente de servicio correcta. /a fuente de lu puntual permite dirigir la lu con toda eactitud. El encapsulado del diodo con material sintético cumple las funciones de protección y de lente. /a potencia de la radiación del /E( disminuye al aumentar la temperatura. or ello es importante contar una buena disipación del calor durante el funcionamiento. )onviene evitar que los rayos solares incidan directamente, e igualmente que el monta#e se efectFe en las proimidades de otras fuentes de calor. )on una vida media de !&.&&& $oras, los /E(s están disponibles para unos largos períodos de funcionamiento. El arranque sin retardo alguno, y la reacción inmediata a las órdenes procedentes del control, permiten su empleo para escenas de lu dinámicas cuya característica es la rapide. /os desarrollos en el campo de los /E(s están actualmente encaminados $acia las formas compactas, un flu#o luminoso mayor y una eficacia luminosa me#or, amén de una fabricación más económica. tro ob#etivo que se está persiguiendo consiste en reducir las tolerancias de color que se deben a los métodos de fabricación. /os fabricantes clasifican los /E(s por el flu#o luminoso y la longitud de onda dominante, indicando para ello un código G;inG, así como un grado de selección. Esta clasificación de los /E(s es denominada binning. )>(E>D+(@ED E/E)@/Q3)D n condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. ípicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el volta#e de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. ambién son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente continua. )uando dos conductores permanecen próimos entre sí, aparece cierta capacidad entre ellos. /a magnitud de esta capacidad es directamente proporcional al área de los conductores, e inversamente proporcional a la distancia de éstos y en el caso de un
condensador plano de placas paralelas vale (onde: 2 ) es la capacidad en ?aradios 2 e es la constante dieléctrica y vale =.=! &R-* )ulombiosR*A0> mR*1 para el vacío. 2 + es el área de las placas en mR* 2 d es la distancia que las separa en metros. )ondensadores de &.u? 0&&n?1 !&' )aracterísticas S 'alor: &&n? A !&' S olerancia: -*&K, "=&K S emperatura de traba#o: T!' 0?1 S Espaciado de conductor: &.&& G0*.!)3U4E@D (entro de un potenciómetro normal encontraremos un anillo circular de material resistivo 0resistor1. Dobre el e#e del potenciómetro $ay un contacto que gira, desliándose sobre este material resistivo. /a resistencia eléctrica entre un etremo del anillo y el contacto es proporcional a la posición angular del e#e. Di se aplica un volta#e entre los etremos del resistor del potenciómetro, el volta#e en el contacto varía en relación directa con la posición angular del e#e. Este volta#e se puede ingresar a un convertidor analógico-digital 0+A(1 para obtener el valor digital de la posición angular. )3V+)3>
MONTAJE Y ROCEDIMIENTO
/os pasos que se realiaron para elaborar la placa son los siguientes: . De imprime el diseJo del circuito $ec$o, en este caso se utilió un circuito para una fuente de alimentación de & a %&'. 9uedando de la siguiente forma:
*. De pasa las líneas en una $o#a papel cuc$e +l tener el diseJo de la placa se procede a dibu#ar las GpistasG0es por donde pasa la corriente1, las pistas deben ser $ec$as con un marcador dorado permanente y deben ser dibu#adas para el lado de la placa donde está elcobre. /a placa queda de la siguiente manera:
%. De coloca la placa dentro de ácido férrico por un periodo de ! a %& minutos.
<. +l sacarla debe quedar de la siguiente forma.
!. De limpia las pistas del marcador dorado permanente. /o que se empleo en la placa fue tiner. /a placa queda de la siguiente manera:
8.+$ora lo que se $ace es perforar los lugares donde se van a colocar los componentes.
5. De coloca los componentes del circuito y deben quedar de la siguiente manera:
=. or ultimo la armamos enuna ca#a la cual utiliamos un a de metal con el transformador los leds de encendido su aliemntacion a **&v obtiendo nuestra fuente variable simetrica como producto final
CONCLUSIONES •
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/a fuente es una $erramienta indispensable para el funcionamiento de diferentes circuitos que se pueden desarrollar a lo largo de nuestra carrera /a fuente funciona perfectamente como se observa en la práctica, esto con un consumo de *+ como máimo /a función de la fuente de alimentación elaborada en el proyecto función es la de probar todos los circuitos que funcionen entre & y %& voltios brindándoles energía y así reemplaar a las pilas comunes /a fuente se utilia de acuerdo al uso final que van a tener, es decir, segFn los requerimientos de estabilidad y rendimiento que tenga la carga a alimentar.
SUGERENCIAS •
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+l recortar el circuito impreso de recomienda de#ar cierto grado de margen para que sea más fácil pasarlo a la placa de cobre. +l utiliar el ácido ?érrico se recomienda ale#arse unos !cms. del área en donde se encuentra el recipiente con la placa para que no brinque ácido a los o#os ya que puede tener severas consecuencias, además se recomienda detenerlo con pinas para no manc$arse las manos. +l momento de tener el circuito impreso en la placa, se recomienda verificar si todas las pistas del mismo tienen continuidad, para ello se puede $acer uso de un multímetro ya sea digital o analógico. De recomienda montar los componentes en protoboard para verificar el funcionamiento de la fuente de alimentación.