fuente de voltaje no regulada
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FUENTE NO REGULADA DC
Universidad Distrital Francisco José de Caldas
Nicolás Andrés Melo Riveros .20132005106
Sebastián Yesid Tabares Amaya .20132005004
Bayron Alexis Cárdenas Espitia .20132005045
Abstract
The practice consisted on the assembly of unregulated voltage source and checking the
values of maximum current and ripple voltage. The source characteristics were as follows:
Maximum current of 300mA, ripple voltage of 0.8 volts and output voltage 6 Volts (RMS).
Estimates of the circuit components were made before practice. A load resistor which
required maximum current was connect to the source. Using the oscilloscope the output
signal graph was carried out and the ripple voltage was found. For the same case, the
current was measured. The values of ripple voltage and maximum current were as the
predicted by the theory.
Key Words: Unregulated voltage source, Ripple Voltage
Resumen
La práctica consistió en el montaje de una fuente de voltaje no regulada y en la
comprobación de los valores de corriente máxima y voltaje de rizado de esta. Las
características de la fuente fueron las siguientes: corriente máxima de 300mA, voltaje de
rizado de 0,8 Voltios y voltaje de salida de 6 Voltios (RMS). Los cálculos de los
componentes del circuito se realizaron antes de la práctica. Se midió la corriente para el
caso en que a la fuente se le conecta un carga que demanda el máximo de corriente y en ese
mismo punto se obtuvo la gráfica del voltaje de salida con el osciloscopio y se pudieron
comprobar que los valores de la corriente máxima y voltaje de rizado eran
aproximadamente iguales respecto a los teóricos.
Palabras Clave: Fuente de voltaje no regulada, Voltaje de rizado
Introducción
El presente informe tiene como objetivo mostrar el diseño y funcionamiento de una fuente
de voltaje no regulada [1] Se va a montar el circuito de una fuente de voltaje no regulada
simple (previamente diseñado) en que el valor máximo de corriente será de 300
miliamperios y con un voltaje de rizado de 0,8 voltios. Para el circuito se va a utilizar un
transformador (6 Vrms), un puente rectificador [2], un condensador, y una resistencia de
carga. Se medirá el valor de la corriente para el caso en que se conecte una resistencia de
carga que demande el máximo de corriente y para el mismo caso se obtendrá la gráfica de
la señal de salida (con el fin de obtener el voltaje de rizado), y poder comparar estos valores
con los predichos por la teoría.
Soporte Teórico
Una fuente DC, o una fuente de alimentacion es un aparato electronico modificador de la
elecctricidad que convierte la tension alterna en tension continua.
Antiguamente los componentes y aparatos electronicos no eran muy comunes, y los
primeros eran instrumentos muy delicados y propensos a sufrir sobretensiones, apenas
podian resistir cierto rango de tension, despues de esto los componentes se dañaban, para
esto fue necesaria la creación de fuentes de tensión que pudieran arrojar una señal de
tension libre de ruido.
Existen dos tipos de fuentes de voltaje:
La fuente no regulada
La fuente regulada
En este caso estudiaremos la fuente de voltage no regulada, como funciona, su circuito y
sus características.
Una fuente de alimentación funciona del siguiente modo:
Fig.1 Funcionamiento Fuente de alimentación [3]
Para el circuito que armaremos en el laboratorio tendremos el siguiente esquema:
Fig.2 Circuito fuente de alimentación [4]
Componentes:
Transformador:
Modifica los niveles de tensión alterna a los requeridos por el circuito a alimentar. El
trasformador de entrada reduce la tensión de red (generalmente 220 o 120 V) a otra tensión
más adecuada par a ser tratada. Solo es capaz de trabajar con corrientes alternas, esto quiere
decir que la tensión de entrada será alterna y la de salida también.
Consiste en dos arroyos sobre el mismo núcleo de hierro, los arroyamientos primario y
secundario, son independientes y se trasmiten tensión a través del núcleo en forma de
energía.
Para este caso procuraremos que el voltaje en el arroyo secundario sea el voltaje deseado en
la resistencia de carga divido entre raíz de dos.
Rectificador de diodos:
El rectificador es el encargo de convertir la tensión alterna que sale del transformador en
continua. Para que este funcione bien se tiene que ver que la corriente en este sea mayor
que la corriente máxima de entrada.
Filtro:
La tensión que se obtiene en una carga después de ser sometida al efecto del puente de
diodos o rectificador es en forma de pulsos, la carga aumenta a un valor pico, y luego
vuelve a caer a cero. Para los componentes electrónicos este tipo de señal no sirve sino que
tiene que ser una señal rectificada. Para conseguir esto se usa el filtro. El filtro usado en
este caso es un condensador usado en la entrada.
Para saber el valor del condensador se debe saber el valor de porcentaje del rizado de la
tensión total. La siguiente formula nos describe el valor del condensador:
Fórmula 1. Capacitor de filtro [Cárdenas, 2014]
Donde C es el valor del capacitador, I es el valor de la corriente máxima de la fuente, f es
la frecuencia de la red y es el valor del voltaje de rizado.
Metodología
Se va a montar el circuito de la figura 2 de tal manera que la corriente máxima sea de 0,3 A
y el voltaje de rizado de 0,8V. Entonces para hallar los valores de los componentes
indicados se procede de la siguiente manera:
Primero que todo se debe seleccionar el transformador. El voltage de salida del
transformador al igual que su máxima corriente, van a ser el voltaje y corriente
máximos de la fuente; así que para este caso se utilizará un transformador de 6
Vrms y 300mA (si es de mayor corriente se deberá reducir esta con un resistencia
en paralelo seguida al transformador)
El puente rectificador debe de soportar un valor de corriente por encima de la
corriente máxima de la fuente; en este caso la corriente máxima es de 300mA y se
va a usar un puente de diodos de silicio que soporta 1 A.
El valor del capacitor de filtro viene dado por la fórmula 1 en donde se tiene que l
corriente máxima es de 300mA, la frecuencia de la red electrica es de 60 Hertz y el
voltaje de rizdo es de 0,8 voltios. Con esto se tiene que el valor de la capacitancia es
de 3125 microFaradios; como este valor de capacitancia n se consigue de maner
cmercial se va a usar uno aproximado de 3300 microfradios.
El valor de la resistencia de carga es el cociente entre el voltaje pico máximo del
circuito y la corriente máxima por lo que para este caso en que el voltaje pico es de
aproximadamente 8,5 voltios pico y la corriente de 0,3 A se tiene que la resistencia
será de aproximadamente 28 Ohmios.
Después de armado el circuito se va a medir la corriente que pasa por la carga cuando esta
se conecta a la fuente y se comprobará si es o no la máxima corriente. Para el mismo caso
se obtendrá la gráfica de la señal de slid con ayuda del osciloscopio y se obtendrá el valor
del voltaje de rizado (diferencia entre dos picos contiguos, uno positivo y uno negativo)
Resultados
Se montó el circuito descrito en la práctica y se obtuvo la gráfica de la señal de salida que
es de un nivel DC. Para poder observar el voltaje de rizado se colocó el osciloscopio en
acoplo AC y se aumentó la escala de la gráfica. El resultado obtenido fue el siguiente:
Fig.3 Voltaje de rizado de la fuente de la práctica
[AUTORÍA PROPIA]
Se obtuvo una gráfica que se asemeja a una forma de diente de sierra, esto ocurre por la
descarga que sufre el condensador en cada ciclo. La gráfica de la señal de salida obtenida
presenta un poco de ruido y esto en parte se debe al transformador usado en la práctica. Se
obtuvo que el voltaje de rizado era aproximadamente de 820mV que respecto l valor teórico
de 800mV presenta un porcentaje de error de 25%; un porcentaje demasiado alto que se
puede atribuir a que la medición se realizó para una señal que presentaba ruido además de
que el voltaje entregado por el transformador no es del todo exacto y que se le debe de
restar el valor del voltaje umbral de dos diodos (ya que en cada ciclo pasa por dos diodos en
el rectificador)
La medida de la corriente máxima del circuito fue la siguiente:
Fig.4 Corriente máxima medida
[AUTORÍA PROPIA]
Se obtuvo que la corriente máxima para el caso en que se conecta la resistencia de carga
anteriormente mencionada, fue de 0,32 A que presenta un porcentaje de error de
aproximadamente 6,7% respecto al valor teórico de 0,3 A.
Conclusiones
En una fuente de voltaje no regulada la calidad de la señal de salida depende del
valor del voltaje de rizado; el cual se puede controlar mediante el uso de un
capacitor pero a medida que se disminuye el margen del voltaje de rizado aumenta
el valor de la capacitancia por lo que ser más difícil y costoso armar una fuente de
voltaje. Esto se pudo apreciar en la práctica en que por un voltaje de rizado que es
aproximadamente pequeño, se debió usar un capacitancia de gran valor
Se obtuvo que el voltaje de rizado par la fuente de la práctica era de 820 mV y la
corriente máxima de 0,32 A; con un porcentaje de error de 25% y 6,7%
respectivamente comparados con los valores teóricos presupuestados
Bibliografía
Cárdenas, Bayron (2014, Octubre). Notas de clase de Electrónica I. Universidad Distrital
Francisco José de Caldas.
Webgrafía:
Tomado de:
[1] http://electronica-electronics.com/fuentes/Fuentes-de-alimentacion-no-reguladas.html
[2] http://es.slideshare.net/totycevallos/rectificador-en-puente
[3] http://www.info-
ab.uclm.es/labelec/Solar/elementos_del_pc/fuentes_de_alimentacion/f/f_pdf.pdf
[4]http://www.infoab.uclm.es/labelec/Solar/elementos_del_pc/fuentes_de_alimentacion/f/f
_pdf.pdf
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