Uno de los primeros retos que el aprender electrónica nos impone es el diseño de fuentes de alimentación, ya sea para alimentar motores de DC, para alimentar circuitos, "para presentarle al profe", etc. La cosa es que uno de nuestros primeros enfoques electrónicos se centrará en el diseño de estos equipos.
Primero, básicamente, una fuente de alimentación convierte la señal de la red, de 220 voltios AC a voltaje DC. Ello es importante, pues la gran mayoría de equipos requieren DC para funcionar.
A continuación presente cómo diseñar una fuente de DC de 1.25V a 30 V a 1A utilizando el regulador LM317 o tan bien el LM350, un regulador integrado barato y eficaz.
Empezamos el diseño por elegir el transformador a usar. Este debe ser de 30 voltios a 1.5 A o 1A. (Para notar la corriente que aguanta el transformador, notar los cables del secundario, si son más gruesos, implican más corriente). El transformador se usa para dos cosas: separar la etapa de AC de 220V de la red del circuito de la fuente, y reducir este voltaje hasta los 30V RMS.
Luego, procedimos al rectificador. En este caso usaremos un puente de diodos de 1.5A o 1A. Este convertirá la señal de AC de 30V de la entrada, a una señal continua pulsante de unos 30 voltios pico. Luego, es eligen los condesandores de filtro. Estos deben soportar los 30 voltios de entrada, más las variaciones propias de la red. Unos condensadores electrolíticos de 2200uF a 50 V serán suficientes.
Si de desea mejorar el filtrado, pueden usarse dos condensadores en paralelo, para aumentar la capacitancia a 4400 uF y minimizar el rizado a la entrada del regulador.
Listo, el siguiente paso es esencial. El regulador evita que el voltaje se chupe cuando se varía la carga, proporcionanado la corriente necesaria para mantener el voltaje de salida lo más constante posible. En este caso se usará en LM317. Este es un regulador de 3 patitas, las cuales son 1:Ajuste, 2:Salida, 3:Entrada. El principio de funcionamiento es relativamente simple. Proporciona un voltaje de referencia constante de aprox. 1.25 v entre el terminal de salida y ajuste; y además una corriente de ajuste constante de aprox uno 50uA, que sale del pin de ajuste. Para regular, simplemente colocas una resistencia fija entre la salida y ajuste, sobre la cual caen los 1.25V, generando una corriente constante (ley de Ohm); y un potenciómetro entre el pin de ajuste y tierra. En él caen los 50uA del ajuste, más la corriente constante generada en la resistencia fija. Esta corriente, en vista de que es la suma de dos corrientes constantes, es constante, y por ende, el voltaje sobre el potenciómetro proporcional a a su resistencia. Así, tienes una salida constante cuya fórmula sería:
Vo=IadjxRfija+Vrefx(1+Rfija/Rvariable)
Esta ecuación viene indicada en el datasheet del regulador, por lo que no hará falta deducirla (lo cual tampoco es difícil). Los valores indicados por el datasheet, y que funcionan muy bien, son de 220 ohmios para la resistencia fija, y un potenciómetro de 5K. La salida la tomas del pin de salida del regulador y tierra. Variando el curso del potenciómetro, varías el voltaje de salida, el cual va de 29.9 Voltios (casi 30) hasta 1.25 (Vref).
Listo, con eso ya tienen la fuente lista. Al implementar el circuito, coloquénle un disipador al regulador, y diodos de protección (1N4004, como rutas de descarga para que no dañen a los dispositivos), tal como lo muestra el dibujo. Un condensador de 10uF en paralelo con el potenciómetro para fijar mejor el voltaje, y un filtro de armónicos de 22pF a la salida mejorarían la cosa. Queda a su criterio la adición de LEDs (tengan en cuenta que generalmente prenden con 10mA de 2 a 2.5V, por lo que deben elegir bien con qué resistencia limitar la corriente de manera que el LED no muera). La señalización de cortocircuitos queda pendiente como un reto al que pronto daremos solución (lo dejo como reto, les doy una ayuda, usen un transistor en modo switch y un led rojo).
A continuación les dejo un esquema del circuito hecho en Proteus:
NOTA: Al momento de armar el esquema, tengan cuidado con los condensadores electrolíticos. Estos tienen una polarizadad que deben respetar.
Bueno, eso es todo por hoy, cualquier comentario o duda, sólo póngalan para discutirlo... gracias...
DE: L.A.B.C.
Listo, el siguiente paso es esencial. El regulador evita que el voltaje se chupe cuando se varía la carga, proporcionanado la corriente necesaria para mantener el voltaje de salida lo más constante posible. En este caso se usará en LM317. Este es un regulador de 3 patitas, las cuales son 1:Ajuste, 2:Salida, 3:Entrada. El principio de funcionamiento es relativamente simple. Proporciona un voltaje de referencia constante de aprox. 1.25 v entre el terminal de salida y ajuste; y además una corriente de ajuste constante de aprox uno 50uA, que sale del pin de ajuste. Para regular, simplemente colocas una resistencia fija entre la salida y ajuste, sobre la cual caen los 1.25V, generando una corriente constante (ley de Ohm); y un potenciómetro entre el pin de ajuste y tierra. En él caen los 50uA del ajuste, más la corriente constante generada en la resistencia fija. Esta corriente, en vista de que es la suma de dos corrientes constantes, es constante, y por ende, el voltaje sobre el potenciómetro proporcional a a su resistencia. Así, tienes una salida constante cuya fórmula sería:
Vo=IadjxRfija+Vrefx(1+Rfija/Rvariable)
Esta ecuación viene indicada en el datasheet del regulador, por lo que no hará falta deducirla (lo cual tampoco es difícil). Los valores indicados por el datasheet, y que funcionan muy bien, son de 220 ohmios para la resistencia fija, y un potenciómetro de 5K. La salida la tomas del pin de salida del regulador y tierra. Variando el curso del potenciómetro, varías el voltaje de salida, el cual va de 29.9 Voltios (casi 30) hasta 1.25 (Vref).
Listo, con eso ya tienen la fuente lista. Al implementar el circuito, coloquénle un disipador al regulador, y diodos de protección (1N4004, como rutas de descarga para que no dañen a los dispositivos), tal como lo muestra el dibujo. Un condensador de 10uF en paralelo con el potenciómetro para fijar mejor el voltaje, y un filtro de armónicos de 22pF a la salida mejorarían la cosa. Queda a su criterio la adición de LEDs (tengan en cuenta que generalmente prenden con 10mA de 2 a 2.5V, por lo que deben elegir bien con qué resistencia limitar la corriente de manera que el LED no muera). La señalización de cortocircuitos queda pendiente como un reto al que pronto daremos solución (lo dejo como reto, les doy una ayuda, usen un transistor en modo switch y un led rojo).
A continuación les dejo un esquema del circuito hecho en Proteus:
Bueno, eso es todo por hoy, cualquier comentario o duda, sólo póngalan para discutirlo... gracias...
DE: L.A.B.C.
