Proyecto final

ACTIVIDAD FINAL

Componentes de una fuente de alimentación:

La función de una fuente de alimentación es convertir la tensión alterna en una tensión continua y lo mas estable posible, para ello se usan los siguientes componentes:
1Transformador de entrada
2 Rectificador a diodos
3 Filtro para el rizado
4 Regulador (o estabilizador) lineal

Elaboración de una fuente de voltaje: 12V, -12V, 5V, -5V

Como proyecto final presentamos una fuente de voltaje que nos arroja valores positivos y negativos de 12V y 5V. Usamos los siguientes materiales:

• Un transformador con tap central de 12V.
• Cuatro diodos polarizados.
• Dos condensadores de 2200 uF
• Cuatro reguladores: LM7805, LM7812, LM7905, LM7912.
• Dos resistencias de 1kΩ y dos resistencias de 4.7kΩ.
• Cuatro Leds de colores.

En primer lugar es adecuado hacer una simulación del circuito de la fuente usando el software Multisim como aparece a continuación.

En esta simulación usamos la fuente de corriente alterna que alimenta el circuito; usamos:

• Transformador: que es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado bien sea de hierro dulce o de láminas apiladas de acero eléctrico, aleación apropiada para optimizar el flujo magnético. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.

• Diodo: El diodo es el dispositivo más sencillo realizado con materiales semiconductores. Su fabricación se lleva a cabo mediante la unión de dos semiconductores, uno de tipo P y otro de tipo N. El terminal que sale del semiconductor tipo P se denomina ánodo y el terminal que sale del semiconductor tipo N, cátodo.

- Puente rectificador de diodos: El puente rectificador es un circuito electrónico usado en la conversión de corriente alterna en corriente continua. También es conocido como circuito o puente de Graetz. Consiste en cuatro diodos comunes, que convierten una señal con partes positivas y negativas en una señal únicamente positiva. Un simple diodo permitiría quedarse con la parte positiva, pero el puente permite aprovechar también la parte negativa. El puente, junto con un condensador permite convertir la corriente alterna en continua. El papel de los cuatro diodos comunes es hacer que la electricidad vaya en un solo sentido, mientras que el resto de componentes tienen como función estabilizar la señal. El rectificador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. Para ello se utilizan diodos. 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.

• Condensador: Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores, son valiosos en circuitos eléctricos con relativa alta corriente y baja frecuencia. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente continua pero no corriente alterna. Los condensadores electrolíticos pueden tener mucha capacitancia, permitiendo la construcción de filtros de muy baja frecuencia. 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, en este caso el condensador a la entrada. Cuando el diodo conduce el condensador se carga a la tensión de pico Vmax. Una vez rebasado el pico positivo el condensador se abre debido a que el condensador tiene una tensión Vmax entre sus extremos, como 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. Durante este tiempo que el diodo no conduce el condensador tiene que "mantener el tipo" y hacer que la tensión en la carga no baje de Vmax. Esto es prácticamente imposible ya que al descargarse un condensador se reduce la tensión en sus extremos. Cuando la tensión de la fuente alcanza de nuevo su pico el diodo conduce brevemente recargando el condensador a la tensión de pico. En otras palabras, la tensión del condensador es aproximadamente igual a la tensión de pico del secundario del transformador (hay que tener en cuenta la caída en el diodo). La tensión en la carga es ahora casi una tensión ideal. Solo nos queda un pequeño rizado originado por la carga y descarga del condensador.



• 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 este caso utilizamos cuatro reguladores integrados de tres terminales que son los mas sencillos y baratos que hay, en la mayoría de los casos son la mejor opción.

Reguladores de la serie 78XX: su característica principal es que la tensión entre los terminales Vout y GND es de XX voltios y una corriente máxima de 1A. Por ejemplo los que usamos en esta fuente: el 7805 es de 5V, el 7812 es de 12V con una corriente máxima de 1 Amperio. Se suelen usar como reguladores fijos.

Reguladores de la serie 79XX: este se suele usar en combinación con el 78XX para suministrar tensiones simétricas. la tensión entre Vout y GND es de - XX voltios, por eso se dice que este es un regulador de tensión negativa. La forma de llamarlos es la misma: el 7905 es de 5V, el 7912 es de 12 pero para tensiones negativas.

Después de conocer la función de cada componente en la fuente podemos observar el circuito elaborado:

• Elaboración de la fuente (Montaje en Protoboard):