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PRESENTACION El presente presente informe informe da a conocer conocer la descrip descripción ción de una fuente simétrica simétrica regulada regulada y variable de -15v a +15v que en conjunto da hasta 30VDC, para un consumo de 2A En el capítulo I se da la descripción general de la fuente En el capítulo II se analiza cada componente de la fuente, específicamente los circuitos integrados, transistores y diodos con los que trabajará el circuito, describiendo cada uno de ellos viendo sus características y especificaciones. Luego se dará a conocer el procedimiento y armado de la fuente así como el respectivo análisis del circuito funcionamiento del transistor en esta fuente Los resultados y experiencias se darán a conocer en las conclusiones además de las recomendaciones que se debe tener en cuenta para un próximo proyecto, por último se dará a conocer la bibliografía consultada para desarrollar dicho informe.
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1. OBJETIVOS
1. Construi Construirr una fuente fuente de uso uso experim experimenta entall y fácil armado armado 2. Comprobar Comprobar que la fuente fuente es regulable de -15 a +15 +15 v. simétrica y con protección protección anticorto.
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2.
FUNDAMENTO TEÓRICO:
CAPITULO I: Descripción de la Fuente Esta fuente de alimentación es simétrica regulada y variable 0 a 30V 2A El circuito, se trata de una fuente simétrica regulada variable, que puede proporcionar hasta 15VDC por sección (-15 y +15), o hasta 30VDC en conjunto, para un consumo de hasta 2A. Los transistores Q1 y Q2 deben se montados en disipadores térmicos, al igual que los integrados LM317 y LM337T.
CAPITULO II: Análisis de Circuitos Integrados, Transistores y Diodos II.1) Circuitos Integrados a) C.I. LM317(ECG956) La serie LM117 de ajuste de 3 terminales reguladores de voltaje positivo es capaz de suministrar más de 1,5A en un rango de salida de 1,2 V a 37V. Ellos son excepcionalmente fáciles de utilizar y requieren sólo dos resistencias externas para establecer la tensión de salida. Además, la línea y regulación de la carga son mejores que los estándares reguladores fijos. Además, el LM117 es empacado en paquetes de transistores estándar que son fáciles de montar y manejar. Además de un mayor rendimiento que los reguladores fijos, la serie LM117 ofrece protección contra la sobrecarga completa disponible únicamente en circuitos integrados. Incluidos en el chip son el límite de corriente, protección térmica y un área de protección de seguridad. Todos los circuitos de protección contra la sobrecarga sigue siendo totalmente funcional incluso si el terminal de ajuste está desconectado. Normalmente, no se necesitan condensadores menos que el dispositivo se encuentra a más de 6 pulgadas de los condensadores de filtro de entrada, en cuyo caso se necesita un by-pass de entrada. Un condensador de salida opcional se puede agregar para mejorar la respuesta transitoria. La terminal de ajuste se puede omitir para lograr relaciones de ondulación muy alto rechazo que son difíciles de lograr con el estándar de 3 terminales reguladores.
Además de reemplazar los reguladores fijos, el LM117 es útil en una amplia variedad de otras aplicaciones. Dado que el regulador está "flotando" y no ve más que la entrada a la tensión de salida diferencial, el suministro de varios cientos de voltios se puede regular el tiempo que la entrada máxima de salida de los diferenciales no se supera, es decir, evitar un cortocircuito en la salida.
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Además, tiene un regulador ajustable de conmutación especialmente simple, un regulador de salida programable, o mediante la conexión de una resistencia fija entre el pasador de ajuste y de salida, el LM117 puede ser utilizado como un regulador de corriente de precisión. Suministros con cierre electrónico se puede lograr por la unión de la terminal de ajuste a la tierra que los programas de la salida de 1.2V, donde la mayoría de las cargas de llamar la poca corriente.
Características: Garantiza la salida 1% de tolerancia de tensión (LM317A) Garantizada max. 0,01% / V línea de la regulación (LM317A) Garantizada max. 0,3% de la carga del Reglamento (LM117) Salida garantizada actual 1,5 De salida ajustable hasta 1,2 V Límite de corriente constante con la temperatura 80 dB de rechazo onda La salida es a prueba de cortocircuitos Se puede verificar su funcionamiento del siguiente modo: 1.- En los pines de ADJ y OUT colocar un resistor de 220 ohm, luego medir el voltaje que hay en esos pines (ADJ y OUT) deberá ser de 1.25v con un margen de error pequeño, si esto no pasa significa que el CI LM317 esta deñado
b) C.I. LM337(ECG957) El LM137/LM337 puede ajustarse 3 terminales reguladores de voltaje negativo capaz de suministrar más de 1,5-sobre un rango de voltaje de salida de 1.2V a-37V. Estos reguladores son muy fáciles de aplicar, que requieren sólo dos resistencias externas para establecer la tensión de salida y un condensador de salida para la compensación de frecuencia. El diseño del circuito ha sido optimizado para la regulación excelente y de bajo oscilaciones térmicas. Además, la serie LM137 características internas de limitación 6
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de corriente, apagado térmico y segura del área de que prácticamente a prueba de explosión contra sobrecargas.
compensación,
por
lo
El LM137/LM337 servir a una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo locales en la regulación de tarjetas, salida programable de regulación de voltaje o una regulación de precisión actual. ElLM137/LM337 son complementos ideales Para el LM117/LM317reguladores positivos ajustables.
Características: Tensión de salida ajustable de 1,2 V-a-37V Corriente de salida 1,5 garantizado, -55 ° C a +150 ° C Regulación de línea general, 0,01% / V Regulación de carga general, un 0,3% Excelente regulación térmica, el 0,002% / W 77 dB de rechazo onda Excelente rechazo de oscilaciones térmicas 50 ppm / ° C Coeficiente de temperatura Independiente de la temperatura límite de corriente Protección de sobrecarga térmica P + Mejora del producto probado Estándar de 3 derivaciones transistor paquete La salida es a cortocircuito
LM137 Cuadros de capacidad de Poder
Device
Package
Rated
Design
Power
Load
Disipación Current LM137/337
TO-3 (K)
20W
1.5ª
TO-39 (H)
2W
0.5ª
LM337
TO-220 (T)
15W
1.5ª
LM337
SOT-223 (MP)
2W
1ª
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II.2) Transistores: c) Transistor TIP3055 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
La estructura de transistor: npn Máxima disipación de potencia continua colector del transistor (Pc): 90W Limite el colector DC-base (Ucb): 100V Límite de colector-emisor del transistor de tensión (Uce): 70V Límite de tensión emisor-base (Ueb): 7V Máxima corriente continua de colector del transistor (Ic max): 15A Temperatura límite de unión pn (Tj): 150ºC Frecuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor (Ft): 3MHz 9. Capacidad de la unión de colector (Cc), Pf: 10. Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor común (Hfe), min/max: 20/70
d) Transistor TIP2955 1. 2. 3. 4. 5.
La estructura de transistor: pnp Máxima disipación de potencia continua colector del transistor (Pc): 90W Limite el colector DC-base (Ucb): 100V Límite de colector-emisor del transistor de tensión (Uce): 70V Límite de tensión emisor-base (Ueb): 7V 8
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6. Máxima corriente continua de colector del transistor (Ic max): 15A 7. Temperatura límite de unión pn (Tj): 150ºC 8. Frecuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor (Ft): 3MHz 9. Capacidad de la unión de colector (Cc), Pf: 10. Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor común (Hfe), min/max: 20MIN
e) Transistor BC548 1. 2. 3. 4. 5. 6.
La estructura de transistor: npn Máxima disipación de potencia continua colector del transistor (Pc): 500mW Limite el colector DC-base (Ucb): 30V Límite de colector-emisor del transistor de tensión (Uce): 30V Límite de tensión emisor-base (Ueb): 5V Máxima corriente continua de colector del transistor (Ic max): 100mA 7. Temperatura límite de unión pn (Tj): 150 °C 8. Frecuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor (Ft): 300MHz 9. Capacidad de la unión de colector (Cc), Pf: 6 10. Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor común (Hfe), min/max: 110/220 11. Fabricante: GENERAL SEMI
f) Transistor BC558 1. 2. 3. 4. 5. 6.
La estructura de transistor: pnp Máxima disipación de potencia continua colector del transistor (Pc): 500mW Limite el colector DC-base (Ucb): 30V Límite de colector-emisor del transistor de tensión (Uce): 25V Límite de tensión emisor-base (Ueb): 5V Máxima corriente continua de colector del transistor (Ic max): 100mA 7. Temperatura límite de unión pn (Tj): 150 °C 8. Frecuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor (Ft): 75MHz 9. Capacidad de la unión de colector (Cc), Pf: 10. Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor común (Hfe), min/max: 75/475 11. Fabricante: PHILIPS
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II.3) DIODOS: g) Diodo 1N5804 1.
Temperatura: Min 0 °C | Máx. 0 °C 2. Tamaño: 50 KB 3. Solicitud: Rectificador ultra rápido (menos que 100ns)
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3. MATERIALES: Los componentes son los siguientes:
T1 - Transformador con primario adecuado para la red eléctrica (110 o 220V) y secundario de 15+15 para 2A. IC1 - Circuito Integrado LM317 (ECG956) IC2 - Circuito Integrado LM337T (ECG957) Q1 - Transistor TIP3055 Q2 - Transistor TIP2955 Q3 - Transistor BC548 o similar Q4 - Transistor BC558 o similar D1 al D4 - Diodos 1N5804 o similares. D5 y D6 - LEDs C1 y C2 - Condensadores electrolíticos 4700uF 35V C3 al C6 - Condensadores de 0.1uF (100nF) 50V R1 y R2 - Resistencias de 1000 ohms 1/2W R3 y R4 - Resistencias de 220 ohms 1/2W R5 y R6 - Resistencias de 0.5 ohms 5W R7 y R8 - Resistencias de 470 Kohms 1/2W P1 y P2 - Potenciómetros de 5000 ohms
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4. PROCEDIMIENTO
Esta fuente fue trabajada en placa universal, la placa universal (1.1) tiene las ventajas de un protoboard, ya que es versátil y permite cambios fácilmente, y las de un circuito impreso, con la facilidad de la colocación de los componentes y pistas de cobre para soldar. Esta placa es muy permisiva en cuanto a las conexiones, ya que al tratarse de cables, éstos pueden hacer cruces entre sí que no se podrían realizar en un circuito impreso.
(1.1)
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El transformador que se usó en este circuito es simétrico ya que un transformador no simétrico no satisface al circuito mostrado.
El transformador es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
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El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferro magnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. Los 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 núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente. También existen transformadores con más devanados; en este caso, puede existir un devanado "terciario", de menor tensión que el secundario.
Función del transistor en la fuente simétrica Mantiene constante el voltaje de salida de la fuente contra variaciones de consumo de corriente del equipo o carga conectada en los terminales de salida de la fuente. Lo cual lo constituyen los transistores U1 y U2, que son los reguladores de tensión LM317 y LM337
Transistor Darlington Es un dispositivo semiconductor que combina dos transistores bipolares en un tándem (a veces llamado par Darlington ) en un único dispositivo. Esta configuración sirve para que el dispositivo sea capaz de proporcionar una gran ganancia de corriente y, al poder estar todo integrado, requiere menos espacio que dos transistores normales en la misma configuración. La ganancia total del Darlington es el producto de la ganancia de los transistores individuales. Un dispositivo típico tiene una ganancia en corriente de 1000 o superior. También tiene un mayor desplazamiento de fase en altas frecuencias que un único transistor, de ahí que pueda convertirse fácilmente en inestable. La tensión base-emisor también es mayor, siendo la suma de ambas tensiones base-emisor, y para transistores de silicio es superior a 1.2V. 14
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5. TOMA DE DATOS Y ANALISIS Para realizar esta para optamos por dos vías:
5.1. SIMULACIÓN EN PROTEUS Es necesario tener una simulación antes de realizar cualquier circuito para ver si funciona y si todos sus componentes son además necesarios para llevar a cabo nuestra fuente de alimentación, teniendo esto como se ve en la figura podemos apreciar en la simulación.
Haciendo un acercamiento a la parte del transformador podemos ver la salida del voltaje.
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Ahora podemos apreciar el voltaje como se convierte en lineal lo mas recta posible a la salida de los condensadores
Ahora podemos apreciar el voltaje de salida
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5.2. ANÁLISIS DEL CIRCUITO.
Analizaremos para el lado positivo mientras que para el lado negativo es lo mismo por tanto no hay necesidad de analizarlo. A la salida del transformador podemos apreciar el voltaje de rizado:
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Cuando llega la corriente al condensador se purifica la señal (por ser pequeño no
es considerado en el análisis) para todos los condensadores cerámicos.
Para protección del LED se pone una resistencia de 1K.
En el circuito integrado LM317, los valores son signados en el datashet del
producto.
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En los transistores Darlington
En la resistencia de 0,5k de 5W.
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6. CONCLUSIONES Y RESULTADOS:
6.1.
PRIMERO PARA LA SIMETRIA.El LM137/LM337 puede ajustarse 3 terminales reguladores de voltaje negativo capaz de suministrar más de 1,5 sobre un rango de voltaje de salida de 1.2V a -37V. Podemos incorporar a este integrado un potenciómetro de 5k para regular y llegar desde 1.2V a 15v La serie LM117 de ajuste de 3 terminales reguladores de voltaje positivo es capaz de suministrar más de 1,5A en un rango de salida de 1,2 V a 37V. De manera similar que el anterior tendríamos la posibilidad de regular el voltaje de salida
6.2.
SEGUNDO.- teniendo una fuente que fue hecha por nosotros mismos conocemos su funcionamiento e inclusive los errores que se presentaron al momento de armar el circuito.
6.3.
TERCERO PARA EL ANTICORTO
6.4.
Los transistores TIP3055 y TIP2955 deben estar acompañados de disipadores térmicos, ya que al momento de hacer un corto circuito estos se calentará.
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7. APLICACION •
• •
En todo circuito electrónico es indispensable contar con una fuente que sea anticorto Regulable porque es necesario trabajar con distintos tipos de voltajes -15 a +15 v. En el transcurso de nuestra carrera siempre debemos contar con nuestra fuente debido a eso componentes con que trabajamos y al hacer este proyecto nos servirá mucho en todo nuestro ámbito.
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8. BIBLIOGRAFÍA: http://www.comunidadelectronicos.com/proyectos/fuente4.htm; visitada el
03/04/2011 a horas 17.57 http://pablohoffman.com/cgi-bin/twiki/bin/view/Oscusb/DocCap08Fabricacion; visitada el 01/07/2011 a horas 20.36 http://es.wikipedia.org/wiki/Transformador; visitada el 05/06/2011 a horas 20.25 http://www.forosdeelectronica.com/f21/saber-si-lm317t-encuentra-buen-estado8993/; visitada el 22/06/2011 a horas 14.30
http://www.national.com/mpf/LM/LM317.html#Overview; visitada el 15/06/2011 a
horas 21.30 http://www.national.com/mpf/LM/LM337.html#Overview; visitada el 15/06/2011 a horas 21.42 http://hlev.info/transistor.php?transistor=46845; visitada el 06/07/2011 a horas 19.32 http://hlev.info/transistor.php?transistor=46836; visitada el 06/07/2011 a horas 19.00 http://es.okdatasheet.net/PDF-Datasheets/1/1N5/1N5804.html; visitada el 06/07/2011 a horas 20.22 http://hlev.info/transistor.php?transistor=23407; visitada el 04/07/2011 a horas 20.30 http://hlev.info/transistor.php?transistor=23441; visitada el 04/07/2011 a horas 21.12
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