Bienvenido

Te damos la bienvenida a este blog.

Nuestro objetivo es poder ayudarte brindándote información sobre lo que hemos aprendido sobre las fuentes de alimentación  a lo largo de nuestro curso y mediante nuestras experiencias e investigaciones.

Te mostraremos información sobre lo que necesitas saber, hablamos de los programas utilizados; de los materiales; del funcionamiento de las fuentes de alimentación así como de cada una de sus fases; y de nuestros proyectos.

Como ya te he mencionado, nosotros hemos hecho una recopilación de información de distintas paginas de internet, de libros que hemos consultado y también hemos añadido algunas cosas que nosotros hemos hecho durante nuestro trabajo.

Esperamos que la información contenida en este blog te sea de ayuda.

¡¡¡Suerte!!!

Proyecto Final

La imagen siguiente muestra la simulación, con todas sus fases, y dos multimetros conectados a las respectivas salidas, para poder observar la fase de regulación negativa y la fase de regulación positiva.

La imagen que se muestra a continuación, es la imagen de la placa que creamos para realizar el circuito impreso de nuestra fuente de alimentación lineal regulable.

Y la siguiente placa es para los potenciometros, para colocarlos como debe ser en la estructura de la caja de la fuente de alimentación lineal...

La siguiente imagen muestra un diseño de la placa visto en 3D... 

Muestra algunos de los componentes que utilizamos.

Como Calcular el Valor de un capacitor

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.

¿Que necesitas para hacer una Fuente de alimentación?

Para realizar una fuente lineal de aproximadamente 12 a 15 volts regulable necesitamos:

 ★ Para la fase de Transformación necesitamos:

      1 Trasformador de 30V a 2A (con devanado central)

      2 Borneras (de dos)  

      1 Borneras (de tres)

      1 Porta fusible Americano

      1 Interruptor

 ★ Para la fase de Rectificación necesitamos:

      4 diodos Rectificadores

 ★ Para la fase de Filtración necesitamos:

      4 capacitores de 1000uf a 50 Volts 

 ★ Para la fase de Regulación Positiva y Regulación Negativa necesitamos:
       1 LM317 (regulación positiva)

       1 LM337 (regulación positiva)

       1 7805

       1 Diodo Zener 1n4733

       2 Preset de 10KΩ

       2 potenciómetros de 10KΩ


También necesitaremos otros tipos de materiales para completar la fuente:

       1 Resistencia de 330Ω

       1 Led Rojo

       3 Torneras

       Cable (calibre 22 o 24) 

       Placa Fenólica

       Taladro para perforar la placa (las brocas van de acuerdo al tamaño de los componentes que se colocaran en la placa) 

       Diseño de la placa (Para el diseño podemos usar cualquier programa para diseño de circuito impreso)

       Cloruro Férrico (para corroer la placa) 
       Podemos hacer la carcasa de la fuente o bien podemos comprar una ya hecha y adaptarla a lo que necesitamos 

Introducción Fuentes de Alimentación

Tipos de fuentes

 Las fuentes de alimentación son dispositivos los cuales mediante una determinada configuración transforma la tensión o corriente alterna en corriente directa para poder alimentar uno o varios circuitos eléctricos.  Las fuentes de alimentación se clasifican principalmente en dos tipos que son:

• Fuentes Lineales
• Fuentes Conmutadas

 Una fuente conmutada es aquella que transforma la corriente alterna mediante transistores en conmutación. Las desventajas comparándolas con las fuentes lineales es que este tipo de fuentes son mas complejas y producen ruido eléctrico de alta frecuencia,  las fuentes conmutadas por lo general tienen como esquema:

• Rectificador
• Conmutador
• Transformador
• Otro Rectificador
• Salida

 Una fuente lineal esta constituida principalmente por una transformación la cual consiste en “transformar” la corriente alterna de aproximadamente 127 V a 30 V que es lo que marca un transformador, la parte de rectificación consiste principalmente mediante un arreglo de diodos  en transformar la corriente alterna del transformador para poderla convertirla en corriente directa, el filtrado consiste en llenar los pequeños huecos que hay entre las rectificaciones utilizando capacitores, y la regulación de voltaje como su nombre lo dice consiste en regular la corriente que transmitirá la fuente en un determinado rango este puede ser positivo o negativo de acuerdo a los transistores empleados.

Fase de Transformación

Comencemos respondiendo la pregunta ¿Que es un transformador?

 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.

 La corriente que circula por el arrollamiento primario (el cual está conectado a la red) genera una circulación de corriente magnética por el núcleo del transformador.

 En general, la corriente continua presente en las tomas de electricidad de nuestras casa, no es la adecuada para los circuitos electrónicos. Muchos de ellos necesitan un voltaje bastante menor, mientras que otros requieren que sea mayor. El transformador sirve para convertir la tensión de corriente alterna, a un nivel de voltaje más apropiado para las necesidades del circuito. Al mismo tiempo, también provee de aislamiento eléctrico entre la línea CA (Corriente Alterna) y el circuito que está siendo alimentado, lo cual es una consideración de seguridad importante.

★ Fase de Transformación

Como se menciono antes, ya que la corriente presente en las tomas de electricidad de nuestras casa, no es la adecuada para los circuitos electrónicos, se requiere convertir la tensión CA (corriente alterna), a un nivel de voltaje más apropiado para las necesidades del circuito., es decir se  convertira corriente alterna a corriente directa; aqui es donde entra el transformador, el cual llevara a cabo dicha tarea y al mismo tiempo, también proveera de aislamiento eléctrico entre la línea CA y el circuito que está siendo alimentado.

A continuación mostramos la imagen de una simulación hecha en Isis Proteus.

Fase de Rectificación

Para la rectificación de una fuente debemos tener en cuenta el tipo de fuente que necesitamos, en algunas ocasiones utilizaremos una rectificación de media onda, como por ejemplo en un cargador de baterías sencillo; pero en todos los demás casos, es más conveniente disponer de un rectificador de onda completa, para poder así minimizar el rizado. Los diodos encargados de esta función se encargan de disipar la potencia máxima exigible, además de un margen de seguridad como protección. En algunos casos los rectificadores también se encuentran provistos de un disipador de calor adecuado a la potencia de trabajo. 

En el caso de nuestro circuito, utilizamos un rectificador conocido como rectificador en puente, llamado así debido a la similitud de su configuración con la del puente de Wheatstone, este rectificador en puente no requiere de transformador con derivación central, teniendo así la ventaja sobre el circuito rectificador de onda completa

Las señales de entrada y de salida en la fase de rectificación son como se muestran en la siguiente imagen

En la fase de rectificación en el rectificador en puente son necesarios cuatro diodos, la operación consiste que durante los semiciclos positivos del voltaje de entrada es positivo y entonces la corriente es conducida a través del primer diodo, la resistencia y al final llega al segundo diodo. Entre tanto los otros dos diodos se deben polarizar inversamente; entonces encontramos que hay dos diodos en serie en la trayectoria de conducción y por lo tanto el voltaje de entrada será menor que el voltaje de salida por dos caídas de potencial del diodo, siendo esta una desventaja en el circuito.

Otra de las ventajas que ofrece este circuito es que solo se hace necesaria aproximadamente la mitad del número de vueltas para el devanado secundario del transformador. Es decir que se puede visualizar que cada mitad del devanado secundario del transformador con derivación central se utiliza solo la mitad del tiempo.

A continuación mostramos una ilustración de la simulación en Isis Proteus de la Fase de Rectificación. 

Fase de Filtración

A la hora de diseñar una fuente de alimentación, hay que tener en cuenta algunos factores, uno de ellos es la corriente o intensidad eléctrica que se le va pedir, ya que éste es, el factor más importante después de la tensión. Y para esto se usaran los filtros.

Una vez que la señal esta rectificada, obtenemos una forma de onda que no es precisamente continua. Y ya que esta clase de tensión no es la adecuada para la mayor parte de los circuitos electrónicos, y más bien lo que se necesita es una tensión constante, similar a la que produce una batería (corriente continua o directa); se recurre a un filtro, con el cual obtendremos la tensión rectificada en la carga mas adecuada.

El tipo más común de filtro es el filtro de condensador el cual estará formado por uno o más capacitores o condensadores, los cuales van a aplanar la onda de corriente alterna (C.A.) que entrego el rectificador (la tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos). Así que para poder eliminar la ondulación, y dejar la tensión lo más continua posible, filtraremos la señal utilizando uno o más condensadores en paralelo.

Nota: Sin embargo en algunos casos puede no ser suficiente y tendremos que echar mano de algunos componentes adicionales. 

Los capacitores se cargaran al valor máximo de voltaje entregado por el rectificador y se descargaran lentamente cuando la señal pulsante desaparezca (proceso de descarga de un capacitor)

Ahora la tensión en la carga es casi una tensión ideal. Solo nos queda un pequeño rizado originado por la carga y descarga del condensador. Para reducir este rizado podemos optar por construir otro rectificador para que el condensador se cargue el doble de veces en el mismo intervalo teniendo así menos tiempo para descargarse, en consecuencia el rizado es menor y la tensión de salida es mas cercana a Vmax. 

Otra forma de reducir el rizado es poner un condensador mayor, pero siempre tenemos que tener cuidado en no pasarnos ya que un condensador demasiado grande origina problemas de conducción de corriente.

Los filtros, pueden ser de varios tipos y se utilizan para eliminar los componentes de CA no deseados.

A continuación podemos ver la imagen de una simulación en Isis Proteus de la Fase de Filtración

Fase de Regulación Positiva

La regulación de voltaje en una fuente de alimentación resulta muy conveniente cuando que remos o necesitamos regular la corriente proporcionada por nuestra fuente, resulta sumamente fácil el uso y diseño de la regulacion. Concretamente para 1A de salida, en el comercio con encapsulado TO-220, se dispone de los más populares en las siguientes tensiones estándar de salida:

Además de estos, en el mercado se pueden encontrar los reguladores ajustables de tres patillas o más, con diferentes encapsulados en TO-220AB, TO-3 y SIL, según la potencia y fabricante. Los más populares son los 78MG, LM200, LM317, LM337 y LM338, etc.

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 de consumo que se le exija a la salida de la fuente.

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 con los encapsulados típicos, TO-220 o TO-3

Fase de Regulación Negativa

Dentro de los reguladores de voltaje con salida fija, se encuentran los pertenecientes a la familia LM78xx, donde “xx” es el voltaje de la salida. Estos son 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18 y 24V, entregando una corriente máxima de 1 Amper y soporta consumos pico de hasta 2.2 Amperes. Poseen protección contra sobrecargas térmicas y contra cortocircuitos, que desconectan el regulador en caso de que su temperatura de juntura supere los 125°C.

Los LM78xx son reguladores de salida positiva, mientras que la familia LM79xx son para voltajes equivalentes pero con salida negativa. Así, un LM7805 es capaz de entregar 5 voltios positivos, y un LM7912 entregara 9 voltios negativos.

La capsula que los contiene es una TO-220 igual a la de muchos transistores de mediana potencia. Para alcanzar la corriente máxima de 1 Amper es necesario dotarlo de un disipador de calor adecuado, sin el solo obtendremos una fracción de esta corriente antes de que el regulador alcance su temperatura máxima y se desconecte.

Cuando tenemos la posibilidad de ver una fuente de poder como está conformada nos daremos cuenta que este tipo de reguladores se encuentran con un disipador de calor (un pedazo de cobre o algún material que jale el calor

Como ya tenemos los voltajes positivos ya solo resta tener los negativos Para eso usamos el dispositivo C. I 7905: este es otro regulador de voltaje que nos da si la tierra es  directa 5 v pero si la estrada la ponemos a corriente negativa nos dará -5v a la salida         

A continuación se muestra la simulación en Isis Proteus de la fase de regulación Positiva