2. Rectificador
Es el elemento o circuito que permite convertir la corriente alterna en corriente continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores, ya sea semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio.
Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases.
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:
Ya que el rectificador se conecta después del transformador, entonces ingresa por él tensión alterna y tendrá tensión continua a su salida, es decir, un polo positivo y otro negativo:
La tensión Vi es alterna y senoidal, esto quiere decir que a veces es positiva y otras negativa. En un osciloscopio observaríamos la siguiente señal:
La tensión máxima a la que llega Vi se le llama tensión de pico y en la gráfica aparece como Vmax. La tensión de pico no es lo mismo que la tensión eficaz pero están relacionadas, Por ejemplo, si compramos un transformador de 6 voltios, entonces serán 6 voltios eficaces, estaríamos hablando de Vi pero, la tensión de pico Vmax vendrá dada por la ecuación:
Vmax = Vi * 1,4142
Para el ejemplo Vi=6V entonces:
Vmax = 6 * 1,4142 = 8,48 V
Rectificador en puente:
El rectificador más usado es el llamado rectificador en puente y es que el usaremos en nuestra fuente, su esquema es el siguiente:
Cuando Vi es positiva los diodos D2 y D3 conducen, siendo la salida Vo igual que la entrada Vi Cuando Vi es negativa los diodos D1 y D4 conducen, de tal forma que se invierte la tensión de entrada Vi haciendo que la salida vuelva a ser positiva.
El resultado es el siguiente:
Observamos en la figura que aún no se ha conseguido una tensión de salida estable, es por ello que será necesario un filtro.
3. Filtro
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.
El tipo mas común de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayoría de los casos perfectamente válido. Sin embargo en algunos casos puede no ser suficiente y tendremos que hacer uso de algunos componentes adicionales.
Filtro con condensador a la entrada:
Este es el filtro más común y por ello mas conocido.
Basta con añadir un condensador en paralelo con la carga (RL), de esta forma:
Para hacer más abreviada la explicación sustituimos el diodo puente por un diodo común ya que se comportaran de la misma manera. Cuando el diodo conduce el condensador se carga a la tensión de pico Vmax. Una vez rebasado el pico positivo el diodo se abre. ¿Por que? debido a que el condensador tiene una tensión Vmax entre sus extremos y 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, lo cual hace que disminuya su voltaje, pero en el momento que el voltaje sea menor que el del secundario del transformador, el diodo vuelve a conducir y consecuentemente a cargar al condensador. Nos podemos dar cuenta que el proceso es repetitivo.
La tensión Vo quedará de la siguiente forma:
La tensión en la carga es ahora casi una tensión ideal. Solo nos queda un pequeño rizado (conocido también como voltaje de rizado) originado por la carga y descarga del condensador. Para reducir este rizado podemos optar por construir un rectificador en puente: el condensador se cargaría el doble de veces en el mismo intervalo teniendo así menos tiempo para descargarse, en consecuencia el rizado es menor y la tensión de salida es más cercana a Vmax. Otra forma de reducir el rizado es poner un condensador mayor, pero siempre tenemos que tener cuidado en no pasarnos ya que un condensador demasiado grande origina problemas de conducción de corriente por el diodo y, por lo tanto, en el secundario del transformador (la corriente que conduce el diodo es la misma que conduce el transformador).
4. El 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 esta sección nos centraremos en los reguladores integrados de tres terminales que son los más sencillos y baratos que hay, en la mayoría de los casos son la mejor opción.
Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores:
CONSTRUCCIÓN DE LA FUENTE
DIAGRAMA DEL CIRCUITO
MATERIALES
Puente rectificador= 4 Diodos de 2 Amperios
D1 =1 Diodo LED ROJO
D2 =1 DIODO N4148
D3= 1 Diodo de 2 Amperios
D4= 1 Diodo LED VERDE
D5=1 Diodo de 2 Amperios
R1= Resistencia de 1KO
R2= Resistencia de 1.8KO
R3= Resistencia de 1O, 2WATTS
R4= Resistencia de 220O
R5= Resistencia de 2.2KO
P1= Potenciómetro de 5KO
C1= Condensador de 2200uF
C2= Condensador de 10uF
C3= Condensador de 100Nf
U1= Integrado LM317T
Q1= Transistor NPN BC548
Transformador 30 Volts 1.5 Amperes
Protoboard
Especificaciones técnicas del integrado LM317T:
ESPECIFICACIONES DE LA FUENTE
Voltaje de salida: 1.2 a 25v
LED de Encendido: Si, cuando esta energizado el circuito el LED Verde se prende automáticamente
Circuito de protección: Si, al hacer corto circuito en las terminales, el diodo LED se encenderá para avisarnos de sobrecarga.
Variación de Voltaje: Potenciómetro
PROBLEMAS Y SOLUCIONES
Problema N°1:
LED de protección (LED rojo) no prende debidamente, al hacer corto circuito en los terminales se prende de manera fugaz cuando debería mantenerse constante.
Solución:
Ya que el transistor debe llegar a su punto de saturación para que deje prender el LED de protección se tenía que poner una resistencia de base que sature. La resistencias que tuvimos que poner fue de 1O (R3) y 1K O(R2).
Problema N°2:
El circuito no regula
Solución:
Ya que nos fijamos que todo estaba bien conectado, nos dimos cuenta que el circuito integrado no estaba funcionando debido a que no estaba bien puesto en el protoboard
ARMADO DE CIRCUITO EN PROTOBOARD:
Bibliografía:
http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_alimentaci%C3%B3n
http://www.robodacta.com/Imag_Prod/81.jpg
www.hispazone.com/conttuto.asp?IdTutorial=98 – 77k
www.ciao.es/Fuentes_de_alimentacion_273596_3 – 50k
http://www.unicrom.com/Tut_fuentepoder.asp
Autor:
Luis Miguel Munayco Candela
Profesor: Ing. Anderson Calderón Alva
Ciudad Universitaria, 2008
Universidad nacional Mayor de San Marcos
Universidad del Peru, Decana de America
Facultad de ingenieria electrica y electronica
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