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Fuentes de alimentación

Introducción

Los reguladores de voltaje comprenden una amplia clase de C.I. utilizados. Estas unidades contienen la circuitería para la fuente de referencia, el amplificador de error, el dispositivo de control y la protección de sobre carga. Todas estas contenidas en una sola pastilla en el C.I. Aunque la construcción interna es algo diferente que la que se describió para los reguladores de voltaje discretos, la operación externa es prácticamente la misma. Examinaremos la operación de algunos de los reguladores de voltajes fijos de 3 terminales tanto para voltajes positivos como negativos y los que permiten tener un voltaje de salida ajustable.

Una fuente de suministro puede construirse en una forma simple utilizando un trasformador conectado al suministro de C.A. para aumentar o disminuir el valor deseado, posteriormente rectificándolo con un circuito de ½ onda u onda completa, filtrarlo para obtener el nivel de voltaje deseado y finalmente regular el voltaje de C.C. utilizando un regulador de voltaje en C.I.

Los reguladores pueden seleccionarse para funcionamiento con corrientes de carga desde cientos de miliamperios hasta decenas de amperios.

Los reguladores en C.I. tienen tres terminales, las especificaciones del dispositivo señalan el intervalo de voltaje dentro del cual el voltaje de entrada puede variar para mantener el voltaje de salida regulado.

La familia 78XX consiste en circuitos integrados reguladores positivos, mientras que la serie 79XX trabaja con valores de tensión negativos en su salida.

La serie 317T son reguladores de voltaje positivo variable, mientras que la serie 337 son reguladores de voltaje negativo variable.

En este laboratorio comprobaremos las ventajas de implementar fuentes reguladas con C.I.

Equipos y Materiales

Osciloscopio
Transformador 15-0-15 v
Condensador 1000 uF/50v
Multimetro Digital
Resistencias de 1k , 1/2 w
Protoboard
Diodo led
Pelacabes
Condensador 0.22 uF
C.I LM 7805
Conensador 10 uF
C.I LM 7812
Resistencia de 240 Ohm , 1/2 w
C.I LM 7905
Potenciómetro de 5k Ohm
C.I LM 7912
Resistencia de 270 Ohm 1 W
C.I LM 317T
Resistencia de 100 Ohm, 2.5 W
C.I LM 337T
Resistencia de 47 Ohm, 5 W
Resistencia de 10 Ohm, 25 W
Resistencia de 20 Ohm, 15 W

Objetivos

Implementar fuentes reguladas con circuitos integrados simples y duales fijas y variables
Diseñar ffuentes de alimentación regualdas con circuitos integrados con elevadores de corriente

Desarrollo

Fuente con regulador de voltaje fijo positivo

Implementar el circuito mostrado a continuación en la figura 1 y anote los voltajes antes de regular (Vc) y después del regulador (Vo)

Vc = 16.09V

Vo = 12.1 V

Comente los resultados obtenidos
La principal función de los circuitos integrados LM 7812 es la de regular el coltaje de salida; este componente según el datasheet permite regular la tensión a 12V Dc, en las mediciones nos muestran un valor cercano a lo teórico teniendo como margen de error un 1%

Fuente dual con reguladores integrados

Implementar el circuito mostrado a continuación en la figura 2

Comente los resultados obtenidos
Mida el voltaje en las salidas de los reguladores integrados +Vo y -Vo respecto a tierra (GND) anote y explique los resultados.

+Vo = 12.1 V
-Vo = -11.91V

Al igual que el integrado LM 7812 regula la tensión a 12V DC, el dispositivo integrado LM 7912 posee la funcionalidad de regular la tensión en -12V DC; las mediciones realizadas nos muestran un valor numéricamente similar eso se debe a los factores ambientales y los materiales con los que fueron hechos los dispositivos, presentándose así un margen de error de un 1% y 0.25% respectivamente.

Fuente con regulador de voltaje variable

Implementar el circuito mostrado a continuación en la figura 3

Mida con el voltímetro:
Vomin = 1.28V
Vomax= 15.72 V

Calcule la corriente en la salida del regulador:
Imin = 0.211 mA
Imax= 61.702 mA

Comente los resultados obtenidos
Las características principales de un integrado LM317 es regular la tensión eléctrica desde 1.2V DC hasta una tensión igual a 37v DC con una salida de corriente de 1.5 A. En las mediciones realizadas en el montaje mostrado nos da como un voltaje mínimo 1.285v y una tensión máxima de 15.08, la primera medición realizada tiene un mínimo margen de error de 7.08% con el establecido según el datasheet; en cuanto a la segunda medición no podemos decir que no está dentro del valor establecido según el datasheet, ya que la fuente de alimentación (15.08) es menor el voltaje de regulación máximo del LM317 (37v), es por eso que al variar el potenciómetro hasta su punto más bajo lo único que obtenemos es el valor del voltaje de la fuente de alimentación.

Regule el voltaje de salida a 15 VDC, agregue en la salida del regulador resistencia de carga de acuerdo a los valores indicados, mida la tensión en la carga y el valor real de la resistencia, calcule la corriente y complete la tabla mostrada:

RL (Ohmios)	Vo (voltios)	IL (mA)
330	8.98	27.2121
68	8.95	131.62
15	8.8	586.67
10	8.28	828

Gráfico Vo vs IL en la figura mostrada

Fuente de voltaje de doble polaridad variable

Con el C.I LM317 y el regulador de voltaje negativo LM337, diseñe e implemente una fuente dual, varíe los potenciómetros hasta obtener +/- 12 V DC:

Calcular el valor del potenciómetro para obtener los valores requeridos

Rp ( LM 317 T) = 1.989 V
Rp ( LM 337 T) = 1.953 V

Anotar los valores medidos:
Vo (+) = 12.1 V
Vo (-) = -11.8 V

Conclusiones:

Se logró con normalidad la implementación y análisis de los circuitos requeridos con los integrados reguladores de voltaje tanto variables como fijos.
Nos ayudó a poder diseñar nuestras propias fuentes de alimentación con las características que requerimos como lo son el valor de voltaje en la salida y la corriente máxima para la carga resistiva colocada en la salida de la fuente.
Los circuitos integrados facilitan nuestros diseños ya que reducen el espacio de la tarjeta impresa y nos aseguran los voltajes que requerimos según sea el uso que le demos a la fuente.
Una fuente regulada con un circuito integrado lm317 tiene un sistema más complejo que usar reguladores fijos.
Los reguladores no tienen ganancia
Los reguladores integrados son más precisos que los dispositivos regualdores (diodos Zener)

Observaciones:

Tener cuidado al conectar los capacitores en la fuente dual puesto que si están al revés explotarán
Al diseñar una fuente tener en cuenta que la salida del regulador integrado debe ser menor al voltaje que ingresa a este.
En la simulación ocurren errores de medición puesto que toma valores ideales tanto de diodos como capacitores.
Para la elección del capacitor para disminuir el rizado que entra y sale del regulador debe ser de acuerdo a los datos entregados por el fabricante en su datasheet esta explicados, además de circuitos básicos.

Webgrafía

http://www.oocities.org/televisioncity/9387/ReguladoresCI.htm
http://gogla.galeon.com/cuar.htm
https://electronicauaa.files.wordpress.com/2014/12/reguladores-de-voltaje-de-circuito-integrado.pdf
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/8619/NSC/LM317.html
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/LM317-D.PDF
http://electronica-electronics.com/Tecnica/LM317-calculo.html
http://www.onsemi.com/pub_link/Collateral/LM317-D.PDF
http://www.muzique.com/schem/lm317.htm
http://www.datasheets360.com/part/detail/bs170/-8497046739020616564/