1

Fuente de alimentación: dispositivo que convierte la tensión

alterna de la red de suministro (220 V ), en una o varias tensiones,

prácticamente continuas, que alimentan a circuitos.

Vo

Fuente de

Alimentación

t

Vcc

VS

t

Fuente de Alimentación de Tensión

Casi todos los circuitos electrónicos necesitan una fuente de

alimentación continua.

En sistemas portátiles (poca potencia) uso de batería.

2

Fuente de Alimentación de Tensión

t

VS

Transformador Rectificador

Vo

t

VccFiltro RL

RECTIFI

CADOR

Media onda

Onda completa

FILTRO

Capacitivo

Inductivo

3

I2 = I1 * (N1/N2)

I2 = I1 * (N1/N2)

N1/N2 = V1/V2

Tiene una resistencia Rs

el trafo propia del devanado

compuesta de R sec+R ’prim.

Adecua la tensión alterna a valores

aproximados a la tensión continua

que se desea obtener

SS IVS 2,1

.aI

Densidad de corriente (3A/mm2)

2

4

2

mmd

a

S (sección en mm2 )

RRN

NP sec

2

1

2

4

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 el adecuado y deberán utilizarse otros elementos

5

Rectificador de media onda con filtro RC

Vs VoC

+

-

RLValor de menor impedancia

6

sinv VV

2diodoefTrafoef II ..

sinv VV

2diodoefTrafoef II ..

VVV S sec2

Tener en cuenta que

VVV salidaL

0

CRL

7

Efecto del condensador en la conducción del diodo

La corriente por el diodo es a pulsos, aquí mostrados como rectángulos para

simplificar

La corriente promedio entregada al C y RL durante la carga tiene que ser

igual a la corriente promedio extraída al C durante la descarga.

8

Fuente de tensión con rectificador de media onda y

filtro capacitivo

Variación para distintas cargas considerando un trafo

real

dSecprimSrrrR

θ1 θ2

9

Fuente de tensión con rectificador

de onda completa punto medio

y filtro capacitivo

diodoefTrafoef II .. sinv VV

2

sVVinv

2

diodoefTrafoef II ..

2

II

Ld

10

Fuente de tensión con rectificador

de onda completa puente y filtro capacitivo

diodoefTrafoef II .. 2 sVVinv

La tensión inversa del pico que soportan los diodos

es la mitad del caso anterior

11

1- Calculo por aproximación valido

para ωCR ≥12

2- Utilizando ábacos de Shade

12

Calculo por aproximación valido para ωCR ≥12

so V

dt

dv

spp V

T

Vr

2/

RC

Lpp

s

RVrf

VC

...2

f

T1

2

. pp

SL

VrVV

32

pp

ef

VrV

rip

L

ef

V

Vr

rip%

13

Fuente con filtro LC

# Para alta corriente las fuentes RC requieren capac. de filtro de alto valor debiendo soportar altas

corrientes de ripple y grandes corrientes de pico por los diodos.

# El ROM no puede emplearse con filtro LC puesto que requeriría un valor infinito de inductancia para

mantener el flujo de corriente durante todo el ciclo.

# Se necesita mayor tensión de entrada al filtro para obtener la misma tensión de salida, el

rendimiento es menor del orden del 64 %

# La inductancia debe presentar alta impedancia a la fundamental y demás armónicos y muy baja a la

continua.

# El valor de la inductancia debe ser tal que permita la conducción de los diodos durante mas de un

ciclo de la frec fundamental de ripple, si el periodo de conducción es menor el filtro se comportara

como un filtro capacitivo.

# El valor de inductancia para el cual el rectificador deja de conducir antes de terminar el ciclo se

denomina Lc ( inductancia critica)

bobsp0 RRRR dr

14

Fuente con filtro LC

tsV

sV

sv

2cos

3

42

La tensión aplicada al filtro puede ser considerada

como un ROC puesto que cuando deja de conducir

un diodo arranca el otro , entonces podrá emplearse

teoría de circuitos lineales. La IL > IcritLa ecuación siguiente se convierte en la tensión de

entrada al filtro

15

Cj

RLjZ

f

L

ff

1

LXR 0

LC XX minLC RX LZ 22

Por diseño Impedancia para c/ armónica

Para un diseño adecuado

La corriente de pico de cada armónico

fZ

ff

VI

LLZ

3

V2

2

1

3

V4VI ss

2

22

Modelo para las armónicas

Modelo para continua La corriente de pico de la fundamental nunca debe exceder

de la minima corriente continua. Entonces podemos

escribir que bajo esa condición

L2crit III

L2 II

OL

LRR

VI

oL

S

RR

V

3

V2

L

SV2

V Reemplazando queda 0L RR3 L

a)3

RRL 0L

crit

b) L3RRR Lmax 0Lcrit

drenajeLmax RR

R drenaje asegura unamin LI

Para diseño critdiseño 2LL

V

16

Curva tensión vs. corriente

Modelo para determinar ripple

donde

0LminLmax RI-VV

0LmaxLmin RI-VV

2

V2

LC

C

XcXX

XV

ef

Donde si XL >> Xc

4

210

2,1100

sV223

sV4

4

110000

LCLCV

VefXc

r

Especificación

de los diodos2

II Lmax

d

diseñoL

3

V2I s

2 2Lmax rep III

2

ˆ.5,02

2

2

L

Trd

IIII

efef

Para pto. ½

2

2

2

LdTr IIIIefef

ˆ.5,02 puente

17

Diseño de una fuente de alimentación de onda

completa con filtro LC

LV

.

LI obtener datos de la carga r%

calcular RL con datos de VL y IL

Tensión inversa máxima

Corriente eficaz que soporta el diodo

Valor medio de corriente que soporta

Corriente de pico repetitiva

DIODO

CAPACITOR e INDUCTANCIA Valor del capacitor e inductancia

Tensión de trabajo que soporta C

TRANSFORMADOR Tensión eficaz del secundario

Corriente eficaz del secundario

Parámetros a obtener

18

Diseño de una fuente de alimentación de onda completa con

filtro LC

Calcular RL y adoptar un Ro

Calcular la tensión de entrada al filtro y de ahí obtener tensión de pico y

eficaz del trafo

En base a criterios de diseño calcular C y normalizarlo

Calcular la L critica y adoptar la de diseño, comprobar que la Xc<<XL

Calcular parámetros del diodo

Especificar la tensión Inversa por los diodos y la corriente eficaz por el

trafo según la configuración del rectificador

Verificar el capacitor e inductancia con el ripple solicitado

Rectificador de precisión de media onda

21iRVVV doo

12 do ViRV

1R

Vi s

Vs

V’o

Vo

1

2

R

RVV so

Vo sin diodo D2

Rectificador de precisión onda completa

1

2

R

RVs

sV

Diodo Zener

Este diodo se diferencia de un diodo semiconductor de propósito general, trabaja

en la región de polarización negativa. Es decir que la dirección de la conducción

es opuesta a la de la flecha sobre el símbolo.

El voltaje Zener es muchas veces menor que V ruptura de un diodo

semiconductor, este control se logra con la variación de los niveles de dopado.

Los voltajes zener van desde 1.8 V. hasta 200V, con rangos de potencia de ¼ W

hasta 50W.

En P.D. se comporta igual a un diodo rectificador

En P.I. al llegar a la tensión Zener, conduce corriente en sentidocontrario

Aproximaciones lineales del diodo Zener

ID

P.D.

0,7 V

región Zener

región normal

P.I.

VD

VZ

+ –VD

ID ID

Vz

La siguiente representa la curva característica de un diodo

Zener:

Vz

Izmín

Izmáx

ID

VD

Zona de trabajo

del diodo Zener

Zona de ruptura

del diodo Zener

El zener como regulador de tensiónRegulador de tensión en vacío

Corriente de carga despreciable

respecto de la corriente del

zener RL ∞

Ejemplo de regulador en vacío

REGULADOR DE TENSION CON ZENER CON

CARGA

Objetivo: mantener la tension sobre la carga constante y de

valor VZ.

))(( ZSLZR VVIIPMAXMINMAX

MAXZZz IVP

Rs máximo para que no deje de regular Rs mínimo para que no supere IZ máx

Potencia máxima que disipa la

resistencia Potencia máxima que disipa el zener

ZTH VV

LZS III