Capitulo 24 - Principios de electrónica, 7ma edición

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Resumen del capítulo 24

Integrantes:

Rubén Hernández

Número de cuenta

201411043

Catedrático:

Ing, Dennis Claros

Carrera:

Ingeniería en Electrónica

San Pedro Sula, Cortés, 29 de marzo de 2017

Fuentes de alimentación reguladas

24.1 Características de las fuentes de alimentación

La calidad de una fuente de alimentación depende de su regulación de carga, de la regulación de la red y de la resistencia de salida.

Regulación de carga

La Figura 24.1 muestra un rectificador en puente con un filtro con condensador a la entrada. Si cambiamos la resistencia de carga cambiará la tensión en la carga. Si reducimos la resistencia de carga, obtendremos más rizado y una caída de tensión adicional en los devanados del transformador y los diodos. Por esto, un incremento de la corriente por la carga siempre hace que la tensión en la carga disminuya. La regulación de carga indica cuánto cambia la tensión en la carga cuando la corriente por ella varía. La definición de regulación de carga es la siguiente:

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Regulación de red

En la Figura 24.1, la tensión de entrada de la red tiene un valor nominal de 120 V. La tensión real que entra procedente de la red puede variar entre 105 y 125 V rms, dependiendo de la hora del día, de la localidad y de otros factores. Dado que la tensión en el secundario es directamente proporcional a la tensión de la red, la tensión en la carga de la Figura 24.1 cambiará cuando se produzcan variaciones en la tensión de la red. Otra forma de especificar la calidad de una fuente de alimentación es por su regulación de red, que se define de la manera siguiente:

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Resistencia de salida

La resistencia de salida o de Thevenin de una fuente de alimentación determina la regulación de la carga. Si una fuente de alimentación tiene una resistencia de salida baja, su regulación de carga también será baja. Veamos una manera de calcular la resistencia de salida:

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La Figura 24.2 muestra una gráfica de la tensión en la carga en función de la corriente por la misma. Como podemos ver, la tensión en la carga disminuye cuando la corriente aumenta. La variación en la tensión de carga (VNL - VFL) dividida entre la variación de la corriente (IFL) es igual a la resistencia de salida de la fuente de alimentación. La resistencia de salida está relacionada con la pendiente de esta gráfica. Cuanto más horizontal es la gráfica, menor es la resistencia de salida. En la Figura 24.2, la corriente máxima por la carga IFL se obtiene para la resistencia de carga mínima. Por tanto, una expresión equivalente para la regulación de carga es:

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Ejercicio:

24.1 Una fuente de alimentación tiene los valores VNL= 15V y VFL= 14,5V. ¿Cuál es la regulación de carga?

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Regulación de carga=  [pic 8]

Regulación de carga= 3.44%

24.2 Reguladores paralelo

La regulación de red y la regulación de carga de una fuente de alimentación no regulada son demasiado altas para la mayoría de las aplicaciones. Utilizando un regulador de tensión entre la fuente de alimentación y la carga, podemos mejorar significativamente la regulación de carga y de red. Un regulador de tensión lineal utiliza un dispositivo que opera en la región lineal para mantener constante la tensión en la carga. Existen dos tipos fundamentales de reguladores lineales: el tipo paralelo y el tipo serie. Con el tipo paralelo, el dispositivo de regulación se conecta en paralelo con la carga.

Regulador zener

El regulador paralelo más simple es el circuito de diodo zener de la Figura 24.3. El diodo zener funciona en la región de disrupción, produciendo una tensión de salida igual a la tensión del zener. Cuando la corriente por la carga varía, la corriente del zener aumenta o disminuye para mantener la corriente que circula por RS constante. En cualquier regulador paralelo, una variación en la corriente de carga se complementa mediante una variación opuesta en la corriente paralela. Si la corriente de carga aumenta en 1 mA, la corriente paralela disminuye en 1 mA. Inversamente, si la corriente de carga disminuye en 1 mA, la corriente paralela aumenta en 1mA. Como se muestra en la Figura 24.3, la ecuación para la corriente a través de la resistencia serie es:

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Tensión del zener más la caída en un diodo

Para corrientes de carga más grandes, la regulación de carga de un regulador zener como el de la Figura 24.3 empeora (aumenta), porque la variación de la corriente a través de la resistencia del zener puede hacer que la tensión de salida varíe significativamente. Una forma de mejorar la regulación de carga cuando se tienen corrientes de carga más grandes es añadiendo un transistor al circuito, como se muestra en la Figura 24.4. En este regulador paralelo, la tensión en la carga es igual a:[pic 11]

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Mayor tensión de salida

La Figura 24.5 muestra otro regulador paralelo. Este circuito presenta la ventaja de poder emplear el bajo coeficiente de temperatura de la tensión del zener (entre 5 y 6 V). La tensión de salida regulada tendrá aproximadamente el mismo coeficiente de temperatura que el diodo zener, aunque la tensión será mayor. La realimentación negativa es similar a la del regulador anterior. Cualquier intento de variación de la tensión de salida se realimenta al transistor, la salida de éste compensará casi completamente cualquier intento de variación de la tensión de salida. el resultado es una tensión de salida que varía mucho menos que si no existiera la realimentación negativa. La tensión de base está dada por:

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Regulación mejorada

Una forma de reducir el efecto de VBE sobre la tensión de salida es mediante el regulador paralelo de la Figura 24.6. El diodo zener mantiene la entrada inversora del amplificador operacional en un nivel de tensión constante. El divisor de tensión formado por R1 y R2 muestrea la tensión de carga y devuelve una tensión de realimentación a la entrada no inversora. La salida del amplificador operacional excita la base del transistor paralelo. Gracias a la realimentación negativa, la tensión de salida se mantiene casi constante a pesar de las variaciones de la red y de la carga.

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