Diodo zener
Fundamento Teórico
Rectificador de media onda con filtro de salida
Un filtro de condensador es un circuito eléctrico formado por la asociación de un diodo y condensador destinado a filtrar o aplanar el rizado, dando como resultado una señal eléctrica de corriente continua cuya tensión no varía prácticamente en el tiempo. El circuito es el mismo que el empleado en la rectificación de medio onda añadiendo un condensador, por lo que al igual que existen rectificadores de media onda y de onda completa existen filtros de condensador de media y onda completa.
Rectificar tipo puente con filtro de salida
Este circuito es similar al rectificador de media onda con filtro de salida, con la diferencia de la onda negativa, el puente de diodo corrige dicha onda, haciéndola positiva, así la señal de la tensión será de forma pulsante. Esto nos ayuda a tener un menor rizado entre la separación de cada pulso. El condensador filtra el rizado, haciendo que la corriente eléctrica se vea más como una corriente continua cuya tensión no variada en el tiempo. Es decir; la tensión obtenida por este arreglo se aproximará a una tensión DC, pero aún habrá pequeñas oscilaciones.
Fuente regulada con diodo zener
Debido al problema del rizado en la onda de salida de los circuitos, puede variar entre dos valores y como nuestro objetivo es obtener una tensión constante a la salida tendremos que hacer algo. Para resolver este problema ponemos un regulador de tensión basado en el diodo Zener.
Este diodo hará que la tensión se mantenga constante en un solo valor debido a la tensión del diodo. El diodo se colocará de forma inversa, bloqueando el paso de la tensión, dejando pasar solo la tensión que el zener tenga como valor Vz.
Objetivos
- Implementar fuentes de alimentación DC no reguladas.
- Implementar fuentes de alimentación DC reguladas con diodo zener
Equipos y materiales
Figura 2.1 Osciloscopioo Agilent.
Figura 2.2 Multímetro Digital
Figura 2.3 Protoboard
Figura 2.4 Resistencias
Figura 2.5 Diodos.
Figura 2.6 Fuente de alimentación
Figura 2.7 Condensadores
Figura 2.8 Potenciometro
Desarrollo
Rectificador de media onda con filtro de salida
- Implementamos el circuito mostrado en la figura.
Figura 3.1 Circuito a armar.
Figura 3.2 Circuito Simulado
Figura 3.3 Circuito Armado
- Conectamos el osciloscopio CH1 en el secundario del trasformador y el CH2 en los extremos de la resistencia R1 y grafique las formas de onda mostradas.
Vi(t)
Vo(t)
Escala X: 5ms Y:10v
Figura 3.4 Visualización en el Osciloscopio
Figura 3.5 Visualización en la simulación.
Al analizar la operación de este circuito, podemos observar en primer lugar que, debido al proceso de rectificación de onda completa, el voltaje de salida vc, esto es, la señal sobre el condensador.
- Complete la siguiente tabla
>
VDC Vrms Vmax Vrpp Rizado(%) 18V 0.6V 20.7V 2V 3.89%
- Implemente el circuito mostrado en la siguiente figura y grafique las formas de onda.
Figura 3.6 Simulación del circuito.
Figura 3.7 Implementación del circuito.
Escala X: 10ms Y: 10V
- Explique lo sucedido en el circuito y diga que función cumple:
Se puede observar que en este circuito, al aumentar las resistencias y la capacitancia podemos obtener una onda con un rizado más pequeño, lo cual se acerca más a la onda que se desea esperar.
Parte II: Rectificador tipo puente con filtro de salida
Implemente el circuito rectificador tipo puente con flitro de salida
Grafique la forma de onda obtenida en la resistencia R2 (Vo) y en la Resistencia R1 (VR1)
- Reemplace el condensador por los siguientes valores: 100uF, 1000uF y complete la tabla con cada valor.
Vrpp Vrms Vdc R(%) 10 uF 14.4 V 13.5 V 20 V 72% 100 uF 4.6 V 16.1 V 20 V 23 % 2200 uF 1 V 20 V 20 V 5 % - Diga que oberva en el oscilascopio a medida que aumenta el valor del condensador.
Se puede observar claramente que a medida que se aumenta la capacitancia del condensador el voltaje del rizado que genera el condensador se hace cada vez menor.
- Diga para que valor de condensador circula más corriente por el diodo: 2200 uF
Parte III: Fuente regulada con diodo zener
- Implementar el circuito de la fuente regulada con diodo zener mostrada en la figura.
Gire el potenciómetro R3 a un valor tal que el diodo zener salga de regulación. Anote el valor de RLmin para el cual todavía regula (consideramos que el diodo ya no regula cuando su voltaje decae en un 10% del valor máximo.)
Rlmin = 2.88v a 95%del potenciómetro
- Fuente Dual sin regular
Armar el siguiente circuito:
¿Mida el valor en R2 y R4 respecto a tierra, anote los valores obtenidos?
R2= 1.32 Ohm
R4 = 126.9 Ohm
Aplicando lo aprendido
Diseñe una fuente no regulada dual que entregue una tensión de salida de 15 VDC, el factor de rizado debe ser 5%, fundamente su diseño mediante los cálculos necesarios y de las características técnicas de los dispositivos ha utilizar.
V = 15 Vdc
Hallando la tensión del rizado Vr, mediante su factor de 5%
Hallando el valor del capacitor a usar:
Hallando la resistencia:
Diseñe una fuente regulada dual que entregue una tensión de salida de +/- 24 VDC, fundamente su diseño mediante los cálculos necesarios y de las características técnicas de los dispositivos a utilizar.
Observaciones:
- Durante el desarrollo del presente informe se pudieron notar muchas cosas, como por ejemplo que uno de los generadores que teníamos no funcionaba y tuvimos que cambiar de generador.
- También se pudo observar que es de muy vital importancia tener una pequeña introducción teórica antes de desarrollar el laboratorio ya que tendríamos una noción de lo que se trabajará siguientemente en el laboratorio.
- Otra observación que se puede destacar de este laboratorio es que por quizás falta de tiempo como también la carencia de dispositivo no se pudo finalizar con todas las implementaciones ese día del laboratorio.
- También informar que desafortunadamente en el laboratorio número 4 no pudimos concluir el laboratorio por lo que se puede ver que faltan algunos datos de la última parte, esperamos la comprensión de la profesora, ya que ella fue testigo de todos los incidentes que pasamos.
Conclusiones:
- Debido a las constantes de tiempo asociadas a las resistencias a través de las que se realizan las secuencias sucesivas de carga y descarga del condensador se obtiene una salida de forma bastante más "plana" que la señal que obtenemos en la salida de una etapa rectificadora.
- Este tipo de filtros tan solo precisa de la colocación de un condensador de gran capacidad entre el diodo (o diodos) encargado de rectificar la Corriente Alterna y la salida de la misma hacia la carga (o circuito) a alimentar (Rc).
- Los reguladores de voltaje son sistemas que permiten mantener un voltaje jo en la salida independiente de la corriente requerida por la carga. Estos pueden ser tipo paralelo o serie. Si se requiere mayor precisión, el regulador puede ser realimentado, con lo cual también se podría obtener reguladores ajustables (voltaje de salida variable).
- Para el diseño de reguladores se debe conocer el voltaje y la corriente máxima requerida así como la ondulación de la entrada. Esto servir· para especificar el elemento de referencia, el transistor regulador (en el caso de requerirse corrientes sobre 1[A]) y si este ha de ser ajustable o no.