Construcción de Fuente de alimentación
I.- FUNDAMENTO TEORICO
FUENTE DE ALIMENTACION
Una fuente de alimentación o de poder, convierte la corriente alterna (220 VAC) de la línea en corriente continua (CC o DC) para alimentar los diferentes equipos electrónicos.
DIAGRAMA EN BLOQUES DE UNA FUENTE DE ALIMENTACION
La fuente de alimentación consta de las siguiente partes:
a.- TRANSFORMADOR DE ENTRADA
Reduce el voltaje de la línea o red al voltaje de AC necesario para lograr un voltaje de salida DC adecuado.
b.- CIRCUITO RECTIFICADOR
Esta conformado por dos o mas diodos de silicio. Estos se encargan de dejar pasar los semiciclos positivos o negativos de la tensión AC entregados por el transformador de entrada. A este proceso de dejar pasar los semiciclos positivos o negativos de la AC se conoce como rectificación positiva o negativa respectivamente.
c.- FILTRAJE
Constituido generalmente por condensadores mayores de 100 uF con o sin bobinas de choque, los cuales se encargan de eliminar el rizado en la salida.
d.- ESTABILIZADOR DE VOLTAJE
Mantiene constante el voltaje de salida de la fuente contra variaciones de consumo de corriente del equipo o carga conectada en los terminales de salida de la fuente.
e.- REGULADOR DE VOLTAJE VARIABLE
Básicamente compuesto por una resistencia variable de tipo lineal y semiconductores asociados. Su propósito es ajustar el voltaje de salida DC de la fuente al voltaje de carga o equipo conectado en los bornes de salida de la fuente.
f.- CIRCUITO DE PROTECCION
Evita que los dispositivos y componentes electrónicos se deterioren por efecto de cortocircuito o excesivo consumo de corriente en los bornes de salida de la fuente.
EL DIODO ZENER
Los diodo rectificadores y los diodos para señales pequeñas nunca se emplean intencionalmente en la región de rompimiento, ya que esto podría dañarlos. Un diodo Zener es diferente, se trata de un diodo de silicio que se ha diseñado para operar en la región de rompimiento. En otras palabras, a diferencia de los diodos ordinarios que nunca trabajan en la región de rompimiento, los diodos Zener funcionan mejor en la región de rompimiento. Llamado a veces diodo de rompimiento, el diodo Zener es la esencia de los reguladores de voltaje, los cuales son circuitos que mantienen el voltaje casi constante sin importar que se presenten grandes variaciones en el voltaje de línea y la resistencia de carga.
La Fig. A muestra el símbolo de un diodo Zener. Variando el nivel de impurificación de los diodos de silicio, el fabricante puede producir diodos Zener con voltaje de rompimiento que van desde 2 hasta 200 V. Estos diodos pueden operar en cualquiera de las tres regiones: directa, de fuga y rompimiento.
La Fig. B muestra la gráfica I-V de un diodo Zener. En la región directa, comienza a conducir aproximadamente a los 0.7 V igual que un diodo ordinario de silicio. En la región de fuga (entre cero y el rompimiento) exhibe solamente una pequeña corriente inversa. En un diodo Zener el rompimiento tiene una rodilla muy pronunciada, seguida de un aumento casi vertical de la corriente. Nótese bien que el voltaje es casi constante, aproximadamente igual a VZ para un valor particular de la corriente de prueba IZT.
II.- CIRCUITOS A UTILIZAR
III.- ANALISIS DE CORRIENTES Y ELECCION DE COMPONENTES
a.- TRANSFORMADOR DE ENTRADA
El transformador debe de ser de 220V en la entrada y 12V-0-12V en la salida. Además debe soportar una corriente máxima de 1 Amperios.
b.- CIRCUITO RECTIFICADOR
Los diodos rectificadores deben de soportar como máximo una corriente de 1 amperio por lo que se puede elegir el 1N4001.
c.- FILTRAJE
Elegimos la capacidad de los condensador electrolítico de 1000 μF, por lo necesitamos encontrar el voltaje de rizo.
El voltaje de pico en el secundario es: VP = 24V/0.707 = 33.95 V
El voltaje a través de la carga es: VCD = 33.95V – (0.7V)(2) = 32.55 V
El voltaje de rizo a través de C1 es:
Vr = I/fC = (0.4 A)/(120)(1000x10-6)
Vr = 3.33 V
Calculo de voltaje de CD
La impedancia capacitivo de la sección Rc es:
La componente CA del voltaje de salida es:
V’r = (XC / R)Vr = (1.3/2.2)(3.33)
V’r = 1.96 V
De donde : VCD(con rizo) = 31.18V – (1.96V)/2 = 30.2 V
El diodo LED indicador de funcionamiento de la fuente (POWER) trabaja con un voltaje de 2 V y una corriente de trabajo de 20 mA. Por lo que la resistencia debe ser de:
Reemplazando:
R = (30V-2V) / 20 mA
R = 900 W
Un valor comercial puede ser el de 1KW
d.- ESTABILIZADOR DE VOLTAJE
Para una carga de 0.4 A y utilizando el transistor Q1 con un B = 50 se obtiene una corriente de Base de:
IB1 = 0.4/50 = 8 mA
El diodo Zener tiene que elegirse con una corriente de 2 mA y un voltaje de:
Vz = 25V
Por lo tanto la resistencia en serie debe ser de:
R2 = (30-25)/(0.008+0.002)
R2 = 500 W
e.- REGULADOR DE VOLTAJE VARIABLE
Los transistores deben de ser de silicio y además:
Q2 : β = 30
Q3 : β = 50
Ib3 = I0 / (β1xβ2) =0.4 / (30x50) = 0.000266 A
Seleccionamos un potenciómetro lineal de 5K, tenemos:
Ipot = VZ / pot = 23V / 5K = 0.0046 A
Por lo tanto la corriente en el potenciómetro es mucho mayor que la Ib3
IC2 = Ib1 = IO / 30 = 0.4 / 30 = 0.013 A
PQ2 = (30V – 1)(0.4) = 11.6 W
PQ3 = (30V – 1 - 0.7V )(0.013A) = 0.36 W
Diccionario electrónico
¿Qué es un Circuito secundario?
En el contexto de un transformador eléctrico, el término "circuito secundario" se refiere a la parte del transformador que está conectada a la carga o dispositivo que se desea alimentar con energía transformada. Un transformador es un dispositivo electromagnético que permite cambiar el voltaje y la corriente de una fuente de energía eléctrica a otro nivel deseado, ya sea aumentándolos (transformador elevador) o disminuyéndolos (transformador reductor).
El transformador consta de dos circuitos interconectados, el primario y el secundario. El circuito primario está conectado a la fuente de energía eléctrica, mientras que el circuito secundario está conectado a la carga o dispositivo que necesita la energía transformada. Aquí, vamos a detallar el circuito secundario:
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Bobina Secundaria: En el circuito secundario del transformador, hay una bobina secundaria de alambre enrollada alrededor del mismo núcleo magnético que la bobina primaria. La relación entre el número de vueltas en la bobina primaria y el número de vueltas en la bobina secundaria determinará la relación de transformación, es decir, cómo el voltaje y la corriente se transforman entre el circuito primario y el secundario.
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Relación de Transformación: La relación de transformación se calcula como la relación entre el número de vueltas de la bobina primaria y el número de vueltas de la bobina secundaria. Si la bobina secundaria tiene más vueltas que la bobina primaria, se obtiene un voltaje secundario mayor que el voltaje primario (transformador elevador). Si la bobina secundaria tiene menos vueltas que la bobina primaria, se obtiene un voltaje secundario menor que el voltaje primario (transformador reductor).
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Conexión a la Carga: El circuito secundario está conectado a la carga eléctrica que se desea alimentar. Esta carga puede ser cualquier dispositivo o sistema eléctrico que requiera una fuente de energía eléctrica transformada. Puede ser una casa, una industria, una máquina, una red eléctrica, etc.
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Voltaje y Corriente Transformados: La energía eléctrica se transforma a través del transformador al pasar por el circuito secundario. Si el voltaje se ha elevado o reducido en comparación con el circuito primario, la corriente se ajustará en consecuencia para cumplir con la ley de conservación de la energía.
En resumen, el circuito secundario en un transformador es la parte que recibe la energía eléctrica transformada del circuito primario y la suministra a la carga o dispositivo que necesita esa energía en una forma adecuada en términos de voltaje y corriente.
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