Fuente de alimentación El objetivo de este documento es conocer como diseñar fuentes de alimentación lineales fijas y variables así como FA conmutadas. Introducción Cualquier dispositivo electrónico necesita energía para funcionar, esta energía la podemos obtener desde una pila o batería o a través de la red eléctrica. La tensión que nos suministra la red eléctrica es alterna (AC) y habitualmente excede en mucho el voltaje que necesitamos, por lo que tenemos que insertar un circuito electrónico que nos transforme el voltaje y tipo de corriente de la red (230VAC en España) al voltaje y tipo de corriente (AC o DC que necesitamos en nuestro dispositivo. Este circuito se denomina fuente de alimentación. Básicamente existen dos tipos de fuentes de alimentación para disminuir el nivel de tensión de la red eléctrica al nivel necesario: Las fuentes lineales, que utilizan un transformador y transistores trabajando en la zona lineal. A su vez estas pueden se fijas, si proporcionan una tensión de salida fija (5V, 9V, 12V, etc) y variables, si se puede ajustar a voluntad la tensión de salida, por ejemplo de 1 a 15 voltios. Las fuentes conmutadas que utilizan bobinas y transistores trabajando en conmutación (todo o nada). Estas suelen ser fijas, aunque pueden realizarse también variables.
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Fuente de alimentaciónEl objetivo de este documento es conocer como diseñar fuentes de alimentación lineales fijas y variables así como FA conmutadas.
Introducción
Cualquier dispositivo electrónico necesita energía para funcionar, esta energía la podemos obtener desde una pila o batería o a través de la red eléctrica. La tensión que nos suministra la red eléctrica es alterna (AC) y habitualmente excede en mucho el voltaje que necesitamos, por lo que tenemos que insertar un circuito electrónico que nos transforme el voltaje y tipo de corriente de la red (230VAC en España) al voltaje y tipo de corriente (AC o DC que necesitamos en nuestro dispositivo. Este circuito se denomina fuente de alimentación.
Básicamente existen dos tipos de fuentes de alimentación para disminuir el nivel de tensión de la red eléctrica al nivel necesario:
Las fuentes lineales, que utilizan un transformador y transistores trabajando en la zona lineal. A su vez estas pueden se fijas, si proporcionan una tensión de salida fija (5V, 9V, 12V, etc) y variables, si se puede ajustar a voluntad la tensión de salida, por ejemplo de 1 a 15 voltios.
Las fuentes conmutadas que utilizan bobinas y transistores trabajando en conmutación (todo o nada). Estas suelen ser fijas, aunque pueden realizarse también variables.
Las ventajas de la fuente de alimentación lineal son su sencillez y que generan menos ruido electromagnético, las desventajas son su mayor tamaño y su menor eficiencia para la misma potencia de salida (se desperdicia y se disipa más energía en forma de calor que en las fuentes conmutadas).
Estructura básica de una fuente de alimentación fija
En el siguiente figura podemos ver la estructura básica de una fuente de alimentación lineal:
Podemos apreciar en el diagrama que una fuente de alimentación lineal esta compuesta por distintos bloques que poseen una función concreta, siendo los fundamentales:
Conexión a la red eléctrica. Fusible. Filtro de red para eliminar las posibles perturbaciones
electromagnéticas (opcional). Transformador. Rectificador a base de diodos. Filtro realizado con condensadores. Regulador de tensión que mantiene un nivel de tensión
estable a 5V, 9V, 12V, etc.
Conexión a la red eléctrica
Esta formada por el enchufe, bornas o cualquier dispositivo físico, que nos permite conectar nuestra fuente de alimentación a la red eléctrica. Los parámetros que hay que tener en cuenta a la hora de elegir el enchufe es que soporte la tensión de la red (230VAC 50Hz), la corriente que va a consumir el circuito y si debe incluir toma de tierra. Los mismos parámetros utilizaremos para elegir el cable de alimentación. Si se incluye la toma de tierra deberá ir conectada al negativo de la fuente.
Fusible
Si nuestra fuente de alimentación tuviera un fallo y se cortocircuitara, producirá una subida muy fuerte en el consumo de corriente, las consecuencias de esta subida son impredecibles, ya que si esta fuera muy elevada podríamos hacer saltar el interruptor automático de protección de la línea de red y si fuera relativamente pequeña podría subir la temperatura de nuestro circuito hasta el punto de producir un sobrecalentamiento y un posible incendio. El fusible es un dispositivo que cuando la corriente que circula por él es superior a su corriente nominal se funde interrumpiendo el suministro de corriente. El parámetro básico que necesitamos calcular para seleccionar nuestro fusible es la corriente nominal. Mas adelante se explica como calcular la intensidad nominal del fusible.
Filtro de red
Este dispositivo no es estrictamente necesario ya que su función es la de eliminar las posibles perturbaciones electromagnéticas que puedan llegar a nuestra fuente de alimentación desde la red eléctrica, pero su uso es imprescindibles si queremos hacer a nuestro equipo inmune a dichas interferencias. Aunque el filtro de red lo podemos realizar nosotros, lo mejor es adquirir un filtro comercial, ya que estos han sido testados para cumplir con las normas sobre EMIs.
La interferencia electromagnética o EMI por sus siglas en inglés (ElectroMagnetic Interference) o RFI (Radio Frequency Interference) es la perturbación que ocurre en cualquier circuito, componente o sistema electrónico causada por una fuente externa al mismo. Esta perturbación puede interrumpir, degradar o limitar el rendimiento de un sistema. La fuente de la interferencia puede ser cualquier objeto, ya sea artificial o natural, que posea corrientes eléctricas que varíen rápidamente, como un circuito eléctrico, el Sol o las auroras boreales.
En el diseño de un dispositivo electrónico se debe evitar que se vea afectado por las EMIs y a su vez que no las genere.
Transformador
El transformador es un componente electrónico que nos permite transformar, mediante la utilización de campos electromagnéticos, una tensión alterna de entrada en una tensión alterna de salida de distinto valor en tensión y corriente. La principal ventaja que tienen los transformadores es su alto rendimiento.
Un transformador simple consta de un bobinado o devanado primario (por donde se introduce la tensión) y un devanado secundario (por donde se obtiene).
Símbolo con un bobinado primario y un bobinado secundario:
Si se utiliza para reducir la tensión se le llama reductor, si se utiliza para elevarla se le llama elevador. Esto depende de como
se utilice puesto que el transformador es reversible. En la figura siguiente se utiliza como reductor, a partir de 230VAC obtenemos 9VAC, pero si introducimos 9VAC por el secundario obtendremos 230VAC en el primario.
La corriente alterna en un momento es positiva y en otro negativa, por lo tanto en un instante el nodo A es (+) y el B (-), en otro instante la polaridad en estos nodos se invierte.
En una fuente de alimentación lineal el transformador se encarga de reducir la tensión alterna de 230VAC en el primario, en otra tensión, también alterna, en el secundario. Esta tensión es mas pequeña aunque su corriente es mayor.
En la figura siguiente se puede ver el esquema de un transformador con un primario y un secundario:
La corriente alterna que circula por el devanado del primario induce un flujo magnético que circula por el núcleo induciendo en el secundario una tensión alterna. El flujo magnético en el devanado 1 y 2, suponiendo que no existen pérdidas, lo podemos expresar según las ecuaciones:
U: Tensión en un devanado. N: Número de espiras de un devanado. Φ: Flujo magnético que circula por el núcleo (se utiliza la
letra griega phi).
Como el flujo es igual en los dos devanados, si dividimos la primera ecuación por la segunda tenemos:
U: Tensión en un devanado. N: Número de espiras de un devanado. r: Relación de transformación en vacío.
Esta ecuación nos dice que la relación entre la tensión de entrada y de salida viene dada por la relación que existe entre el número de espiras que tengan los devanados. A esta relación r se le denomina relación de transformación en vacío.
Como hemos dicho anteriormente el transformador es un dispositivo con muy pocas perdidas por lo que podemos decir que la potencia en el primario será igual a la potencia en el secundario (la potencia del secundario es igual a la potencia del primario menos las perdidas). Esto nos permite en la práctica igualar las potencial del primario y del secundario según la siguiente ecuación:
Así, si el número de espiras (vueltas) del secundario es 25 veces menor que el del primario, al aplicar una tensión alterna de 230 voltios en el primario, se obtienen unos 9 voltios en el
secundario (230V/25=9,2V, una relación 26 veces menor, como lo es la relación de espiras).
Ahora bien, como la potencia eléctrica aplicada en el primario, en caso de un transformador ideal, debe ser igual a la obtenida en el secundario, el producto de la tensión por la intensidad (potencia) debe ser constante, con lo que en el caso del ejemplo, si la intensidad circulante por el secundario es de 1 amperio, la del primario será de solo 0,04 amperios, 40 mA (1A/25=0,04A).
La ecuación anterior es muy útil para calcular la intensidad nominal del fusible de alimentación, ya que si tenemos, por ejemplo, un transformador con 230VAC en el primario y 9VAC en el secundario y estamos consumiendo 1A en el secundario, podemos calcular la intensidad en el primario de la siguiente manera:
Esto significa que en el primario tendríamos que poner un fusible mayor de 39 mA para poder soportar esta intensidad en el secundario. En el mercado no hay una variedad infinita de fusibles por lo que habrá que buscar el valor estándar que más se aproxime al valor calculado.
Aunque hemos dicho que el rendimiento del transformador es muy alto, este valor no es del 100% y por tanto siempre hay perdidas que aumentan según vamos aumentando la intensidad consumida en el secundario, esto se traduce en una bajada de la tensión en el secundario y un desfase entre la señal de entrada y la de salida. De todas maneras si no sobrepasamos la corriente del transformador estas ecuaciones son perfectamente válidas.
Los transformadores suelen llevar dos bornas de entrada para el devanado del primario en el que conectaremos los 230VAC, en el secundario podemos encontrar 3 configuraciones básicas:
Un devanado secundario: En este caso solo hay dos bornas para el secundario por las que obtenemos la tensión de salida. Un ejemplo sería un transformador de 230V/12V y 1A.
Un devanado con toma intermedia: El secundario dispone de 3 bornas, en el que la tercera toma esta conectada en medio de la bobina del secundario. Un ejemplo sería un transformador de 230v/12v+12v y 1A.
Dos devanados independientes: El secundario esta dividida en dos bobinas independientes para poder conectarlas de la forma que nosotros queramos, de manera que podríamos obtener dos circuitos independientes, un circuito con una tensión que será la suma de los dos devanados o un circuito con los devanados en paralelo con el doble de corriente.
Hay que decir que también se pueden encontrar estas configuraciones en el primario.
En el dibujo inferior podemos ver dos fotos de transformadores reales, uno encapsulado para PCB, pensado para ser soldado directamente en una placa de circuito impreso y otro con terminales soldables preparado para poner en panel, llamado de bridas o chasis.
En un transformador como el de la figura podemos encontrarnos las siguientes configuraciones:
Por terminar
Si nos basamos en el diagrama de conexiones del transformador encapsulado y usando como ejemplo un transformador de 230v/12v+12v y 1A, podríamos obtener 12v de cada una de las bobinas si las utilizamos independientemente o en el caso de unir las tomas O y V’, podríamos obtener 24v de las tomas V y O’. También podemos utilizamos OV’ como toma intermedia de un rectificar de media onda.
También hay que decir que hay dos tipos de armaduras, las F o E-I y los toroidales O, estos últimos tienen un mejor rendimiento,
y aunque son mas caros suelen utilizarse para grandes potencias.
Transformadores toroidal y F o E-I
Es importante que, para elevar el rendimiento, los devanados sean de hilo de cobre y no de aluminio, aunque el aluminio es mas barato solo se fabrican transformadores con este metal para grandes potencias.
El transformador para una alimentación estabilizada debe ser un transformador separador, esto quiere decir, que ha de disponer por seguridad, de los devanados separados galvánicamente (eléctricamente), no es conveniente utilizar los llamados auto-transformadores los cuales están construidos por una única bobina o devanado, el cual está provisto de diferentes salidas para obtener varias tensiones de salida.
Un detalle a tener en cuenta es la diferencia que existe entre tensión eficaz y tensión de pico. Cuando utilizamos corriente alterna las tensiones se dan en su valor eficaz, es decir, el valor que la tensión tendría si fuera continua, pero como esta no lo es, aparece otro parámetro que es la tensión de pico Vpk que podemos ver en la figura de mas abajo y que esta relaciona con la tensión eficaz mediante la siguiente ecuación:
Rectificador
La mayoría de los circuitos electrónicos utilizan para funcionar corriente continua (DC), mientras que, como hemos comentado anteriormente, la tensión que llega y sale del transformador es alterna (AC). Para poder transformar esta corriente alterna en
continua utilizamos un circuito basado en diodos semiconductores al que denominamos rectificador. En la siguiente figura vemos la forma de la tensión alterna como sale del transformador y como queda después de rectificarla:
Existen diversas configuraciones para realizar esta función, aquí nos vamos a centrar en la rectificación monofásica de onda completa con transformador sin toma intermedia. En la siguiente figura se puede ver dos configuraciones para un rectificador de onda completa con transformador con y sin toma intermedia.
La configuración de los cuatro diodos se denomina puente rectificador o puente de Graetz. Está compuesto por cuatro diodos que están colocados de tal forma, que dependiendo del
semiciclo de alterna en que nos encontremos, estarán polarizados directamente, y por lo tanto, conducirán, pares de diodos distintos, consiguiendo que a la salida del puente exista una señal de voltaje con todos los semiciclos de un mismo signo (de una frecuencia doble que la de entrada).
Vamos a considerar dos momentos:
En el semiciclo positivo, los diodos D1 y D3 son polarizados en directo y los diodos D2 y D4 son polarizados en sentido inverso. Se puede ver como la corriente atraviesa la resistencia de carga RL con positivo arriba y negativo abajo.
El el semiciclo negativo los diodos D1 y D3 son polarizados en sentido inverso y D2 y D4 en sentido directo. La corriente, como en el caso anterior, pasa por la carga RL en el mismo sentido que en el semiciclo positivo.
Según esto logramos obtener en la salida del puente semiciclos siempre positivos y así conseguimos una corriente pulsatoria que siempre circula en el mismo sentido.
En el mercado existen puentes rectificadores que integran en un mismo encapsulado los 4 diodos. En la siguiente figura vemos algunos componentes reales.
Normalmente estos componentes tienen impresos el nombre de las patillas siendo + y – las salidas en continua y ~ las entradas de alterna. Para seleccionar el puente rectificador (o los diodos individuales), necesitamos determinar la tensión y la corriente máxima de trabajo, que han de ser suficientes para nuestro circuito. Por ejemplo, si queremos construir una fuente de alimentación de 12v y 1A en el secundario, necesitaremos un puente rectificador (o 4 diodos) que soporten al menos 1 amperio y 12v, siempre intentando dejar un margen de al menos un 30%, lo que quiere decir que necesitaríamos uno de 1,3A y 15,6v. Si el valor de corriente necesario no lo encontremos en el mercado tendremos que ir a uno inmediatamente superior, en cuanto a la tensión normalmente suele ser alta por lo que no habrá problemas.
Filtro
Una vez la señal esta rectificada, obtenemos una forma de onda que no es continua, es pulsatoria. Para dejar la tensión lo más continua posible, filtraremos la señal utilizando uno o más condensadores en paralelo.
En la siguiente figura se puede apreciar como queda esta señal una vez filtrada.
Entre los bornes de la salida del puente, colocaremos un condensador de filtro (C1), que tendrá como misión amortiguar los voltajes que se le aplican, es decir, a partir de la señal pulsatoria del mismo signo de la que hemos hablado antes.
Este efecto se consigue debido a que cuando el voltaje alcanza su valor máximo dentro de semiperiodo (tensión de pico), el condensador se carga, y cuando el voltaje va disminuyendo rápidamente a un valor mínimo (final del semiperiodo), el condensador, que estaba cargado, se va descargando lentamente, manteniendo una diferencia de potencial entre sus extremos que poco disminuye, ya que enseguida se encuentra con la llegada del nuevo aumento de voltaje correspondiente al siguiente semiperiodo, que existe en extremos del puente
rectificador. Entonces el condensador se vuelve cargar y se repite el proceso, de forma indefinida.
A la hora de diseñar una fuente de alimentación, hay que tener en cuenta algunos factores, uno de ellos es la corriente que se le va pedir, ya que éste es, el factor más importante después de la tensión. Para determinar el valor del condensador electrolítico que se ha de aplicar a la salida del puente rectificador en doble onda, para alisar la corriente continua pulsatoria. Para calcular el valor del condensador, podemos utilizar una aproximación bastante buena con la siguiente ecuación:
En donde:
Vmax: Es el valor máximo de la tensión de entrada que equivale al valor de pico del secundario del transformador (Vpk).
Vmin: Tensión mínima que queremos que tenga la tensión de entrada y que determina el rizado de la fuente.
Imax: Intensidad máxima en el secundario. T: Periodo de la señal de la red, para 50Hz y rectificador de
onda completa son 10 ms. En media onda seria 20 ms. C: Capacidad del condensador de filtro en faradios.
También puede aplicarse una regla empírica: tomar 2.000 uF por Amperio de salida.
La tensión conviene que sea unos 10V mayor que la tensión de pico Vpk del secundario del transformador o la más aproximada a ésta por encima (estándar en los condensadores). Este es un margen de seguridad, ya que en muchas ocasiones los valores de tensión a los que se exponen no sólo dependen de la tensión nominal, también hay tensiones parásitas que pueden perforar el dieléctrico, en caso de ser muy ajustada la tensión de trabajo se corre mayor peligro de deteriorar al condensador.
Regulador de tensión
Como hemos visto en la figura anterior, la salida filtrada presenta una pequeña ondulación. Para eliminar esta ondulación y controlar la tensión para que esta no cambie ante variaciones de corriente en la carga, utilizamos un regulador de tensión. Lo mejor es utilizar un circuito integrado monolíticos comercial (regulador fijo) como es el caso de la serie 78XX y 79XX.
Concretamente para 1A de corriente máxima de salida, con encapsulado TO-220, se dispone de reguladores de tensión positivos y negativos, que se distinguen fácilmente por su nombre. Los primeros corresponden a la serie 78XX y los negativos a la serie 79XX, donde XX es el voltaje a regular.
Reguladores fijos y tensiones estándar de salida:
Tipo 1A Vs Tipo 1A Vs Tipo 1A Vs
78057905
+5-5
78067906
+6-6
78087908
+8-8
78097909
+9-9
78127912
+12-12
79157915
+15-15
78187918
+18-18
78247924
+24-24
78307930
+30-30
Todos estos reguladores tienen en común que son fijos y que proporcionan, adecuadamente refrigerados, una corriente máxima de 1 A.
Los fabricantes de los reguladores recomiendan que la tensión entregada por el secundario del transformador debe ser como mínimo 3V superior a la tensión nominal del regulador (para un 7812, la tensión del secundario mínima será de 15V o mayor), esto también tiene que ver con la intensidad que se le exija a la salida de la fuente. En cada caso convendría consultar la hoja de datos o datasheet del fabricante.
Circuito de aplicación típico:
El regulador de tensión tiene como tarea eliminar el "rizado" de tensión que proporciona el filtro de la fuente y mantener constante el nivel de tensión de salida sin importar el consumo de la carga, compensando las fluctuaciones que se produzcan. Para colaborar en esta tarea puede colocarse un condensador, C4, cuyo valor ha de ser como mínimo de 100µF. C3 ayuda a mejorar la respuesta ante transitorios y evitar oscilaciones.
Al incluir C4 conviene colocar un diodo para evitar que, en algún momento, la tensión de salida del regulador sea mayor que la de la entrada y pueda sufrir algún daño.
El 7805 puede necesitar un condensador de pequeño valor 100nF en la entrada.
La disposición de terminales del regulador de tensión es la misma para todos los reguladores de tensión positivos, sus terminales son Entrada (E), Común (C) y Salida (S).
Otras consideraciones
Si los condensadores del filtro son muy grandes (>2200µF) convendría colocar una resistencia de 4,7 a 10 Ω en serie con la salida del secundario del transformado para limitar la corriente de carga de los condensadores cuando se conecta la FA, que puede destruir el punente rectificador o fundir el fusible.
Puede conectarse un diodo a la salida en diversas configuraciones así como un fusible, tal y como se muestra en la figura:
Por terminar
Esquema y componentes
Vamos a realizar un caso practico de una fuente de alimentación con salida 5v 0,5A utilizando el 7805:
T1 220/9V Transformador 250 mA
C1 470 uf 25 V, electrolítico
C2 220 nf Plástico
C3 100 nf Cerámico de disco
C4 100 uF 16 V, electrolítico
PD1 Puente de diodos
IC1 7805 Regulador positivo de 5 V
R1 330 ohm 1/4 W
L1 Led Verde
Radiador para IC1
Para comprender mejor el proceso de diseño de la fuente, lo vamos a dividir en varias partes.
Fusible
Utilizando la ecuación 1, calculamos que el fusible ha de ser de 19 mA, como este valor no lo vamos a encontrar utilizaremos el mas cercano por arriba.
Transformador
Los reguladores de las series 78XX y 79XX necesitan una tensión mínima de trabajo, es decir, si tenemos un 7805 cuya tensión de salida son 5v, no podemos hacer funcionar el circuito con una tensión de entrada al regulador de 5v, ya que no habría tensión para activar el circuito, en el datasheet del L7805 encontramos un parámetro llamado “dropout voltaje” que nos dice la tensión mínima que ha de caer en el integrado para que este funcione, como este valor es 2,5v, determinaremos que para que el circuito funcione correctamente necesitaremos una tensión en la entrada de al menos 5v+2,5v=7,5v. Además en el diodo caen 0,7v cuando este esta conduciendo por los que la tensión mínima de entrada ha de ser de al menos 8,2v.
Según lo visto vamos a utilizar un transformador de 230VAC en el primario y 9VAC/0,5A en el secundario.
Puente Rectificador
Según lo visto podemos utilizar un puente de diodos típico, el B80C1000, que soporta 80V y 1A sin problemas.
Filtro
Para calcular el condensador utilizamos la ecuación 3. Los valores de los parámetros de la ecuación son:
T: Para un rectificador de onda completa vale 10 ms. Imax: Hemos determinado que la intensidad máxima que
va a suministrar la fuente son 0,5A. Vmax: Mediante la ecuación 2 y sabiendo que la tensión
eficaz del secundario es 9v AC, el valor de Vpk = 9V*√2= 12,72V
Vmin: En los cálculos de transformador dijimos que la tensión mínima que necesitamos para que la fuente funcione es de 8,2v, utilizaremos el valor de 9v para dejar un margen de seguridad.
Con todos estos parámetros y aplicando la ecuación 3 calculamos que C= 0,001344 F = 1344 µF. Utilizaremos el valor comercial común más cercano por arriba que es de 1500 μF.
La tensión sería 12,72V + 10 = 22,72V. El valor comercial mas cercano es 25V.
Regulación de tensión
Como regulador de tensión el 7805 proporciona perfectamente los valores pedidos de 5V y 0,5A.
Seguidamente y a la salida del 7805, conectamos una resistencia y un diodo LED, polarizado directamente. El LED se comportará como testigo luminoso del funcionamiento del circuito, y nos indicará cuando existe tensión entre sus extremos. Está conectado en serie con una resistencia, la cual deberá ser del valor adecuado para que circule por el una corriente suficiente y para reducir la tensión de 5 V de la salida del regulador hasta aproximadamente 2 V en extremos del LED.
En definitiva, a partir de una tensión alterna y variable de 220 V, obtenemos una tensión contínua y estabilizada de 5 V, que podremos utilizar para diversas aplicaciones.
En el caso de necesitar corrientes superiores a 1A, pueden utilizarse los reguladores de la serie 78HXX, LM3XX, en cápsula TO-3, capaces de suministrar hasta 5A. El problema reside en que sólo se disponen de 5V, 12V y 15V, que en la mayoría de los casos es suficiente.
Fuente ajustable
En el supuesto de necesitar una tensión regulable (ajustable) desde 1'7V a 24V. El regulador a utilizar podría ser uno de la serie LM317, LM350 o LM338, la diferencia con los anteriores es que el terminal común, en lugar de estar conectado a masa, es del tipo flotante y por lo tanto esto permite ajustarle en tensión.
Estos son los encapsulados típicos.
En la figura siguiente, se presenta el esquema básico mejorado. Los condensadores C1 y C2, se emplean con el fin de eliminar tensiones alternas residuales y mejorar el rizado de la rectificación, en cuanto a los diodos D1 y D2, sirven para la seguridad del regulador, contra tensiones inversas y evitar las tensiones parásitas. Es muy recomendable siempre insistiré, se deben poner los mencionados diodos.
Finalmente en la siguiente figura se presenta una fuente de alimentación regulable de 1,7 V a 28 V, respetando los valores de la misma. Para evitar dañar el regulador, por exceso de calor, se recomienda refrigerarlo mediante un disipador de aluminio adecuado que se encuentra en los comercios especializados del ramo. El potenciómetro ajustable R2, permite ajustar la tensión de salida que se desee en cada momento. El diodo D1, protege al regulador de corrientes inversas, mientras que el diodo D3, evita que una conexión fortuita cause problemas a la fuente por polaridad invertida. Esta fuente de tensión regulada ajustable no dispone de sistema cortocircuitable externo, por lo que habrá que llevar cuidado de no producir ningún cortocircuito.
C1 4700 uf 63 V, electrolítico
C2 10 uf 63 V, electrolítico
C3 25 uf 63 V, electrolítico
IC1 LM317 Regulador positivo ajustable
R1 1K2 1/2 W
R2 5K Potenciometro
R3 220 ohm 1/2 W
L1 Led Verde
D1 1N4007
D2 1N4007
D3 1N4007
Radiador para IC1
Comprobación de funcionamiento
Tras tener el circuito debidamente montado, procedemos a comprobar si su funcionamiento es correcto. Para ello contamos con la ayuda de un polímetro.
Primero medí el voltaje de alimentación de la red, que era aproximadamente de 220 V. Luego el de la salida del transformador, que como tenía varias salidas con distintos voltajes, utilicé la de 9 V, en la que medí unos 11 V. Después a la salida del puente rectificador, para lo cual tuve que medir con el polímetro en posición de contínua y obtuve algo menos de 11 V. Finalmente comprobé la tensión existente a la salida del circuito y obtuve un valor de 5 V.
Posteriormente utilicé un osciloscopio para visualizar las distintas señales en cada punto del circuito.
Es un instrumento útil en cualquier mesa de trabajo.
Cuando se trata de circuitos electrónicos digitales que tengan integrados de la familia TTL, se requiere de una fuente regulada de voltaje de 5 voltios. Una fuente regulada entrega en sus bornes de salida un voltaje constante, independiente de las variaciones en la línea de alimentación y en la carga. En este proyecto construiremos una fuente regulada de 5 voltios con capacidad de alimentar una o varias cargas que consuman hasta 1 amperio. En la figura se muestra el diagrama respectivo.
Existen, además, otros dos condensadores que sirven para completar el filtrado del voltaje, eliminando señales residuales de alta frecuencia.
Instale las bananas o los bornes en su respectivo lugar. Recuerde que el borne rojo corresponde al positivo y el negro al negativo.
Prueba del circuito
Una vez ensamblada la fuente de poder, debemos probarla para determinar si su funcionamiento es correcto. Para hacerlo, la debemos conectar a un toma corriente y medir su voltaje de salida con carga y sin carga.
Primero mida el voltaje con un multímetro en la escala de corriente continua de 10 voltios. Su voltaje de salida debe estar entre 4.9 y 5.2 voltios. Si no es así, hay algún problema en el circuito, especialmente en el regulador de voltaje 7805.
Para medir el voltaje de salida con carga, conecte en su salida una lámpara o bombillo pequeño de 6 voltios a 300 mA. Mida el voltaje de nuevo; éste no debe sufrir una mayor variación.
Si el voltaje se rebaja considerablemente, la fuente no está regulando. Verifique el transformador y el circuito integrado regulador 7805. Si con la carga el voltaje de salida se mantiene estable, la fuente está lista para trabajar.
Lista de Materiales
1 Transformador con primario de 110V y secundario de 9-0-9 voltios a 1 Amp.2 Diodos 1N4001 o 1N4003.1 Condensador electrolítico de 2200 F/25V.1 Condensador electrolítico de 1 F/25 V1 Condensador de cerámica de 0.1 F/50V1 Circuito integrado LM7805
1 Resistencia de 220 1/2 W1 Diodo led rojo de 5 rnms1 Disipador de aluminio en forma de U1 Borne o banana negra1 Borne o banana rojo1 Interruptor de corredera de un polo y una posición1 Cable duplex con enchufe
