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 significa Asíncrono?
En el contexto de la electrónica y la computación, "asíncrono" se refiere a un modo de operación en el cual los eventos no están sincronizados o no ocurren al mismo tiempo o ritmo constante. En sistemas asíncronos, las acciones o señales se inician y completan en momentos independientes, sin depender de un reloj o una señal de temporización centralizada. Esto proporciona flexibilidad y eficiencia en ciertos escenarios donde las partes del sistema pueden operar de manera independiente y responder a eventos en tiempo real.
A continuación, se detallan características clave y ejemplos de operación asíncrona en electrónica y computación:
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Operación Independiente: En sistemas asíncronos, los componentes pueden operar de manera independiente y a su propio ritmo. No hay una señal de reloj central que dicte cuándo deben ocurrir los eventos. En lugar de eso, los eventos se desencadenan por condiciones específicas o señales, lo que permite un flujo de trabajo más adaptable y dinámico.
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Eventos Variables: Los eventos pueden ocurrir en momentos variables y en respuesta a condiciones específicas, como cambios en las señales de entrada, la finalización de una tarea o la detección de un estado particular.
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Comunicación Asíncrona: En sistemas asíncronos, los componentes pueden comunicarse entre sí utilizando señales o protocolos asíncronos, donde la información se transmite sin necesidad de un reloj global. Por ejemplo, en comunicaciones asíncronas seriales (como UART), los datos se transmiten sin la necesidad de sincronización constante.
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Ejemplos de Aplicaciones Asíncronas:
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Procesamiento de Datos: En la arquitectura de CPU y en la ejecución de instrucciones, el acceso a la memoria y la realización de operaciones pueden ser asíncronos para adaptarse a la variabilidad de los datos y las condiciones.
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Comunicaciones en Red: En la transferencia de datos a través de redes, como Internet, los paquetes de datos pueden ser enviados y recibidos de manera asíncrona en función de las condiciones de la red y la disponibilidad de recursos.
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Eventos en Sistemas Embebidos: En sistemas embebidos, los sensores y actuadores pueden operar de manera asíncrona en respuesta a cambios en el entorno, como temperatura, luz o movimiento.
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Programación Concurrente: En programación, la ejecución asíncrona permite realizar tareas en paralelo, lo que es especialmente útil en aplicaciones que requieren respuesta en tiempo real o manejo eficiente de tareas múltiples.
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- Ventajas de la Operación Asíncrona:
- Flexibilidad: Los sistemas asíncronos pueden adaptarse a condiciones cambiantes y variabilidad en los eventos.
- Eficiencia de Recursos: Los componentes pueden operar solo cuando es necesario, lo que puede ahorrar energía y recursos.
- Tolerancia a Fallos: En algunos casos, los sistemas asíncronos pueden ser más resistentes a fallos, ya que los componentes pueden continuar operando incluso si otros fallan.
- Desafíos y Consideraciones:
- Sincronización de Datos: Aunque los sistemas asíncronos ofrecen ventajas, la comunicación y la sincronización de datos entre componentes pueden requerir enfoques especiales.
- Depuración: La depuración de sistemas asíncronos puede ser más compleja debido a la falta de una secuencia de eventos predecible.
En resumen, en electrónica y computación, "asíncrono" se refiere a un modo de operación en el cual los eventos no están sincronizados y pueden ocurrir en momentos independientes y variables. Los sistemas asíncronos son flexibles, eficientes y se utilizan en una variedad de aplicaciones, desde procesamiento de datos hasta comunicaciones en red y programación concurrente. Sin embargo, también presentan desafíos en términos de comunicación y sincronización de datos.
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