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FUENTE DE ALIMENTACION

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La tensión continua disponible a la salida del filtro del rectificador puede que no sea lo
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Además de la clasificación en fuentes de corriente y fuentes de tensión, cabe distinguir dos
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Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando
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  1. 1. INTRODUCCION. La tensión continua disponible a la salida del filtro del rectificador puede que no sea lo suficientemente buena, debida al rizado, o que varíe su valor ante determinado tipo de perturbaciones, como variaciones de la tensión de entrada, de la carga o de la temperatura. En estos casos se necesitan circuitos de regulación o estabilización para conseguir que la tensión continua a utilizar sea lo más constante posible. Lo ideal sería que la tensión de salida fuera constante para cualquier condición del circuito. pero esto es imposible debido a: a) La tensión de red puede tener variaciones de hasta el 20% de su valor nominal. b) El circuito de carga conectado al rectificador puede absorver más o menos corriente. Al aumentar la corriente por la carga, la tensión de salida disminuirá debido a la caida en la resistencia del transformador y la de los diodos. c) En la salida aparece un rizado. d) Cuando se utilizan dispositivos semiconductores, la tensión de salida varía con la temperatura ¿Qué es una Fuente de Alimentación? En electrónica, una fuente de alimentación es un circuito que convierte la tensión alterna de la red industrial en una tensión prácticamente continua.
  2. 2. TIPOS DE FUENTES Además de la clasificación en fuentes de corriente y fuentes de tensión, cabe distinguir dos tipos: a) Fuentes estabilizadas: Consiguen la estabilización de la magnitud de salida (tensión ó corriente) utilizando directamente la característica no lineal de un dispositivo electrónico. b) Fuentes reguladas: consiguen la estabilización de la magnitud de salida mediante un sistema de control o de realimentación negativa que corrige automáticamente dicha magnitud de salida. Fuentes de Alimentación Continuas Usualmente la entrada es una tensión alterna proveniente de la red eléctrica comercial y la salida es una tensión continua con bajo nivel de rizado. Constan de tres etapas:  Sección de entrada: compuesta principalmente por un rectificador, también tiene elementos de protección como fusibles, varistores, etc.  Regulación: su misión es mantener la salida en los valores prefijados.  Salida: su misión es filtrar, controlar, limitar, proteger y adaptar la fuente a la carga a la que esté conectada. Este tipo de fuentes pueden ser tanto lineales como conmutadas. Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro, regulación y salida. En primer lugar el transformador adapta los niveles de tensión y proporciona aislamiento galvánico. El circuito que convierte la corriente alterna en continua se llama rectificador. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio. Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases.
  3. 3. Atendiendo al tipo de rectificación, pueden ser de media onda, cuando sólo se utiliza uno de los semiciclos de la corriente, o de onda completa, donde ambos semiciclos son aprovechados. El tipo más básico de rectificador es el rectificador monofásico de media onda, constituido por un único diodo entre la fuente de alimentación alterna y la carga. Después suelen llevar un circuito que disminuye el rizado (es la pequeña componente de alterna que queda tras rectificarse una señal a corriente continua) como un filtro de condensador. La regulación se consigue con un componente disipativo regulable. La salida puede ser simplemente un condensador. Las fuentes conmutadas tienen por esquema: rectificador, conmutador, transformador, otro rectificador y salida. La regulación se obtiene con el conmutador, normalmente un circuito PWM(Pulse Width Modulation) que cambia el ciclo de trabajo. Aquí las funciones del transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su posición es diferente. El segundo rectificador convierte la señal alterna pulsante que llega del transformador en un valor continuo. La salida puede ser también un filtro de condensador o uno del tipo LC. Las ventajas de las fuentes lineales son una mejor regulación, velocidad y mejores características EMC. Por otra parte las conmutadas obtienen un mejor rendimiento, menor coste y tamaño.
  4. 4. Fuentes Estabilizadas y Reguladas Además de la clasificación en fuentes de corriente y fuentes de tensión, cabe distinguir dos tipos: a) Fuentes estabilizadas: Consiguen la estabilización de la magnitud de salida (tensión ó corriente) utilizando directamente la característica no lineal de un dispositivo electrónico. b) Fuentes reguladas: consiguen la estabilización de la magnitud de salida mediante un sistema de control o de realimentación negativa que corrige automáticamente dicha magnitud de salida. Una fuente de tensión estabilizada o regulada es aquella que cumple:  Vs / Vs <  Ve / Ve
  5. 5. Una fuente de corriente estabilizada o regulada es aquella que cumple:  Is / Is <  Ie / Ie Diagrama y funcionamiento de la fuente de poder regulada (0 a 12 volts, 3 amperes) Antes de comprender el funcionamiento de la fuente de poder comensemos analizando el diagrama de la mismas que a continuación se presenta. El transformador es un dispositivo que permite obtener voltajes mayores o menores que los producidos por una fuente de energía eléctrica de corriente alterna (C.A). Un transformador se compone de dos enrollamiento o embobinados eléctricamente aislados entre sí, devanados sobre el mismo núcleo de hierro o de aire. Una corriente alterna que circula por uno de los devanados genera en el núcleo un campo magnético alterno,del cual la mayor parte atraviesa al otro devanado e induce en él una fuerza electro- motriz también alterna. La potencia eléctrica es transferida asíde un devanado a otro, por medio del flujo magnético a través del núcleo. El devanado al cual se le suministra potencia se llama primario,y el que cede potencia se llama secundario. En cualquier transformador,no todas las líneas de flujo están enteramente en el hierro,porque algunas de ellas vuelven a través del aire. La parte de flujo que atraviesa al primario y al secundario es la Llamada flujo mutuo,. la parte que sólo atraviesa al primario es el flujo ligado al primario yla que atraviesa sólo al secundario,se le llama flujo liga- do al secundario. En este caso,la potencia eléctrica obtenida (potencia de salida) en el transformador sera menor a la potencia de entrada o suministrada al mismo,debido a las inevitables pérdidas por calentamiento en el primario y secundario,mismas que se denominan perdidas del cobre,a demás,puesto que como se muestra en el diagrama el primario es mayor al secundario,la tensión de salida será menor a la de entrada,puesto que los requerimientos necesitados nos dan que la medición de salida entre estos puntos será de 12 v c.a. (ver cuadro y diagrama de puntos de medición). Segunda etapa: rectificación. La segunda etapa de nuestra fuente de alimentación es la que queda constituida por la rectificación,en este punto, la señal inducida al secundario,será nuevamente inducida pero ahora a una señal directa. Nuestra fuente que es nuestro tema de estudio,en este caso posee una rectificación a base de 4 diodos, por lo que su rectificación será de onda completa y esta conectado en "tipo puente". El funcionamiento de este rectificado es el siguiente: Vemos que cuando la tensión V es positiva quedan polarizados en directa los diodos yD2 circulando la corriente desde D1 pasando por la resistencia de carga y cerrándose por D2,en el próximo semiciclo se cortan los diodos D1 y D2 pero se ponen en directa los diodos D3 y D4 estableciéndose una corriente que
  6. 6. sale de D3 pasa por la resistencia y se cierra a través de D4 circulando por la resistencia la corriente en una sola dirección. Esto provocara que los semiciclos de la corriente alterna se induzcan para formar una onda muy similar a la de la figura de abajo,lo que provoca que nuestra C.A de entrada quede mas parecida a la de C.D. Rectificador Es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua.Esto se realiza utilizando diodos rectificadores,ya sea semiconductores de estado sólido,válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio. Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean,se les clasifica en monofásicos,cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases. Un diodo conduce cuando la tensión de su ánodo es mayor que la de su cátodo. Es como un interruptor que se abre y se cierra según la tensión de sus terminales: Ya que el rectificador se conecta después del transformador,entonces ingresa por él tensión alterna y tendrá tensión continua a su salida,es decir,un polo positivo y otro negativo: La tensión Vi es alterna y senoidal,esto quiere decir que a veces es positiva y otras negativa. En un osciloscopio observaríamos la siguiente señal:
  7. 7. La tensión máxima a la que llega Vi se le llama tensión de pico y en la gráfica aparece como Vmax. La tensión de pico no es lo mismo que la tensión eficazpero están relacionadas,Por ejemplo,si compramos un transformador de 6 voltios, entonces serán 6 voltios eficaces,estaríamos hablando de Vi pero, la tensión de pico Vmax vendrá dada por la ecuación: Vmax = Vi * 1,4142 Para el ejemplo Vi=6V entonces: Vmax = 6 * 1,4142 = 8,48 V Rectificador en puente: El rectificador más usado es el llamado rectificador en puente y es que el usaremos en nuestra fuente,su esquema es el siguiente: Cuando Vi es positiva los diodos D2 y D3 conducen,siendo la salida Vo igual que la entrada Vi Cuando Vi es negativa los diodos D1 y D4 conducen,de tal forma que se invierte la tensión de entrada Vi haciendo que la salida vuelva a ser positiva. El resultado es el siguiente: Observamos en la figura que aún no se ha conseguido una tensión de salida estable,es por ello que será necesario un filtro.  Filtro La tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos.En un ciclo de salida completo,la tensión en la carga aumenta de cero a un valor de pico, para caer después de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua que precisan la mayor parte de circuitos electrónicos.Lo que se necesita es una tensión constante,similar a la que produce una batería. Para obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro. El tipo mas común de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayoría de los casos perfectamente válido. Sin embargo en algunos casos puede no ser suficiente y tendremos que hacer uso de algunos componentes adicionales. Filtro con condensador a la entrada: Este es el filtro más común y por ello mas conocido. Basta con añadir un condensador en paralelo con la carga (RL),de esta forma:
  8. 8. Para hacer más abreviada la explicación sustituimos el diodo puente por un diodo común ya que se comportaran de la misma manera.Cuando el diodo conduce el condensador se carga a la tensión de pico Vmax. Una vez rebasado el pico positivo el diodo se abre.¿Por que? debido a que el condensador tiene una tensión Vmax entre sus extremos y la tensión en el secundario del transformador es un poco menor que Vmax el cátodo del diodo esta a mas tensión que el ánodo.Con el diodo ahora abierto el condensador se descarga a través de la carga, lo cual hace que disminuya su voltaje,pero en el momento que el voltaje sea menor que el del secundario del transformador,el diodo vuelve a conducir y consecuentemente a cargar al condensador.Nos podemos dar cuenta que el proceso es repetitivo. La tensión Vo quedará de la siguiente forma: La tensión en la carga es ahora casi una tensión ideal.Solo nos queda un pequeño rizado (conocido también como voltaje de rizado) originado por la carga y descarga del condensador.Para reducir este rizado podemos optar por construir un rectificador en puente:el condensador se cargaría el doble de veces en el mismo intervalo teniendo asímenos tiempo para descargarse,en consecuencia el rizado es menor y la tensión de salida es más 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 por el diodo y, por lo tanto, en el secundario del transformador (la corriente que conduce el diodo es la misma que conduce el transformador).  4. El regulador: Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida de la tensión exacta que queramos.En esta sección nos centraremos en los reguladores integrados de tres terminales que son los más sencillos y baratos que hay, en la mayoría de los casos son la mejor opción. Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores: CONSTRUCCIÓN DE LA FUENTE DIAGRAMA DEL CIRCUITO
  9. 9. ARMADO DE CIRCUITO EN PROTOBOARD:

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