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