IE0308 Fuentes ACDC y Reguladas

(1)

Universidad de Costa Rica

Facultad de Ingeniería Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica Escuela de Ingeniería Eléctrica IE0308 - Laboratorio Eléctrico I IE0308 - Laboratorio Eléctrico I

Grupo 03 Grupo 03 Segundo ciclo 2017 Segundo ciclo 2017 Reporte: Reporte:

Experimento III: Fuentes AC/DC y reguladas

Grupo de trabajo 04

José Gabriel Fonseca Solis, B32677

Carolina Loaiza Rodríguez, B33784

Profesor:

Luis Poveda Wong

21 de septiembre de 2017

Nota Final: 98

(2)

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Índice

1. 1. ObjetivObjetivosos 22 1.1.

1.1. ObjetivObjetivo Geo Generalneral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.2.

1.2. ObjetivObjetivos esos especíﬁcpecíﬁcosos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2.

2. CorreCorrección dección del Diseñol Diseño 33

2.1.

2.1. ConvConvertiertidor Ador AC/DCC/DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.1.1

2.1.1. . SimSimulaculación con valoión con valores reales de la converes reales de la conversión AC/rsión AC/DCDC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.1.2

2.1.2. . Etapa dEtapa de regule regulacióación con diodn con diodo zenero zener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.1.3

2.1.3. . SimSimulaculación con vaión con valores realores reales de la etapa de regulacles de la etapa de regulación con diodo zenerión con diodo zener . . . . . . 66 2.1.4

2.1.4. . Etapa de regEtapa de regulaciulación con regulón con regulador inador integrtegradoado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 2.1.5

2.1.5. . SimSimulaculación de la ión de la etapa de regulaetapa de regulación con salida de 5V y ción con salida de 5V y vvalorealores reales de componens reales de componentestes . . . 77 2.2.

2.2. Etapa de reEtapa de regulagulación con sación con salida de -5lida de -5VV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 2.2.1

2.2.1. . SimSimulaculación de la fuente región de la fuente regulada de -5V con vaulada de -5V con valores realores realesles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 2.3.

2.3. FFuenuentes con regulates con reguladores LM31dores LM317 y 7 y LM33LM3377 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 2.3.1

2.3.1. . FFuenuente de 6te de 6V con LV con LM317M317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1100 2.3.2

2.3.2. . SimSimulaculación de una fuentión de una fuente regulade regulada de 6V a de 6V con vacon valores realores realesles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1111 2.3.3

2.3.3. . FFuenuente de -te de -7V con 7V con LM337LM337 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1111 2.4.

2.4. FFuenuente de te de corricorrientente constane constante con LM317te con LM317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1122 3.

3. ListLista de componena de componentestes 1414

4.

4. LisLista de equita de equipospos 1414

5.

5. ResuResultadoltados s experiexperimenmentales y tales y analianalisis de sis de resulresultadostados 1515 5.1.

5.1. ConvConvertiertidor Ador AC/DCC/DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1155 5.2.

5.2. FFuenuente de te de 5V5V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1166 5.2.1

5.2.1. . RegulRegulacióación con n con diodo zdiodo zenerener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1166 5.2.2

5.2.2. . RegulRegulacióación con con LMn LM317317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1177 5.3.

5.3. FFuenuente de -5V regulte de -5V regulada con un LM79Xada con un LM79XXX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1177 5.4.

5.4. FFuenuente de 6V con te de 6V con reguregulador inlador integrategradodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1188 5.5.

5.5. FFuenuente de te de -7V con regula-7V con regulador intedor integradogrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1199 5.6.

5.6. FFuenuente regulate regulada de corrienda de corrientete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2200 6.

6. ConclConclusiousiones y nes y RecomRecomendacendacionesiones 2222 7.

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Índice de ﬁguras

1.

1. CirCircuicuito to parpara la la ca cononveversirsión ón ACAC/DC/DC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 2.

2. ComportComportamieamiento dnto de la tense la tensión a lo lión a lo largo de largo de la cona converversión Asión AC/DC - RiC/DC - Rizado en lzado en la salia salidada . . . 44 3.

3. Proceso Proceso de de conconverversión sión AC/AC/DC DC con con vavalorelores rs realeseales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.

4. FFuenuente cote con saln salida dida de 5V ree 5V regulgulada cada con dion diodo zeodo zenerner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 5.

5. ComportComportamieamiento de lnto de las tensias tensiones en el ciones en el circuitrcuito regulao regulados por un diodo zedos por un diodo zener y una resiner y una resistencstencia limia limitadoitadorara 55 6.

6. ComportComportamieamiento de lanto de las tensios tensiones en el cirnes en el circuitcuito regulo regulados por un diodo zeados por un diodo zener y una resner y una resistenistencia limcia limitaditadoraora con valores reales

con valores reales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 7.

7. CirCircuicuito cto con ron regueguladlador dor de ve voltoltaje LMaje LM317317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 8.

8. Etapa Etapa de rede regulagulación ción a 5V ca 5V con regon reguladoulador LM3r LM317 co17 con vn valoralores teóes teóricosricos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 9.

9. Etapa Etapa de rede regulagulación ción a 5V ca 5V con regon reguladoulador LM3r LM317 co17 con vn valoralores reaes realesles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 10.

10. Etapa dEtapa de regue regulacilación con rón con regulegulador Lador LM7905M7905CC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 11.

11. Etapa dEtapa de regue regulacilación con rón con regulegulador Lador LM7905M7905CC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 12.

12. Etapa de regEtapa de regulaciulación con regulón con regulador LM7ador LM7905C con v905C con valor de resialor de resistencstencia realia real . . . . . . . . . . 99 13.

13. FFuenuentes ctes con LMon LM317 o L317 o LM33M3377 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1100 14.

14. FFuenuente de te de 6V c6V con LMon LM317317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1100 15.

15. FFuenuente de te de 6V c6V con LMon LM317317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1111 16.

16. FFuenuente de 6V cote de 6V con LM317 cn LM317 con von valoralores reales realeses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1111 17.

17. FFuenuente de te de -7V -7V con con LM3LM33737 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1122 18.

18. DiseDiseño de fuño de fuentente de core de corrienriente regte reguladuladaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1122 19.

19. EsqueEsquemátimático de fueco de fuente dnte de corrie corrientente regule reguladaada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1133 20.

20. ComportComportamieamiento de funto de fuentente de corriee de corriente rente reguladguladaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1133 21.

21. EtaEtapa dpa de ree rectictiﬁcaﬁcacióciónn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1155 22.

22. EtaEtapa pa de de ﬁltﬁltradradoo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1155 23.

23. RespueRespuesta sta en en frecfrecuenciuenciaa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1166 24.

24. FFuenuente rete reguladgulada con a con diodo zdiodo zenerener . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1166 25.

25. RegRegulaulacióción con con LMn LM317317 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1177 26.

26. FFuenuente de te de -5V r-5V regulaegulada por Lda por LM790M79055 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1177 27.

27. MíniMínimo señamo señal de tenl de tensión en lsión en la fuena fuente regte regulada dulada de 6Ve 6V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1188 28.

28. Señal Señal de tende tensión esión en la fun la fuentente regue regulada dlada de 6Ve 6V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1188 29.

29. FFuenuente regulte regulada de -7V coada de -7V con reguln regulador liador lineal LM3neal LM33737 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1199 30.

30. FFuenuente regulate regulada con un LM337, vada con un LM337, valor negatlor negativo maivo mayoryor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1199 31.

31. GráﬁcGráﬁca de la a de la corricorrientente obtenie obtenida en el da en el regulregulador con vaador con variaciriación en el pón en el potencotenciómeiómetrotro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2200 32.

32. EjempEjemplo de salilo de salida de 12V en fueda de 12V en fuente rente reguladgulada de corria de corriententee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2211 33.

33. DatDatashasheet eet de lode los LM7s LM79X9XXX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2244 34.

36. DatDatashasheet eet de lde los Los LM33M3377 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2277 37.

37. DatDatashasheet eet de lde los Los LM31M3177 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2288 38.

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Índice de tablas

1.

1. RanRangos gos permpermitiitidos dos parpara a el el disdiseñoeño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1122 2.

2. LiListsta a de de cocompmpononenentetes s 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144 3.

3. LiListsta a de de eqequiuipopo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1144 4.

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11

Resumen

En este proyecto se estudia el proceso de conversión AC/DC, se diseñaron e implementaron además sus etapas, En este proyecto se estudia el proceso de conversión AC/DC, se diseñaron e implementaron además sus etapas, principalmente las diferentes formas de regulación mediante el uso de reguladores de tensión, tales como diodos principalmente las diferentes formas de regulación mediante el uso de reguladores de tensión, tales como diodos Zener o reguladores integrados como el LM317, LM337 y otros, para el diseño de diferentes tensiones de salida según Zener o reguladores integrados como el LM317, LM337 y otros, para el diseño de diferentes tensiones de salida según

las condiciones de diseño dadas. las condiciones de diseño dadas.

Palabras Clave:

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1

1 OObbjjeettiivvooss 22

1. 1. Obj

Objet

etiv

ivos

os

1.1

1.1. . Obje

Objetiv

tivo

o Ge

Gener

neral

al

Diseñar e implementar fuentes de alimentación de corriente directa para circuitos electrónicos, utilizando distintas Diseñar e implementar fuentes de alimentación de corriente directa para circuitos electrónicos, utilizando distintas topologías.

topologías.

1.2

1.2. . Obje

Objetiv

tivos

os espe

especí

cíﬁc

ﬁcos

os

Diseñar e implementar fuentes rectiﬁcadas, reguladas de tensión con diodos zener y con reguladores lineales. Diseñar e implementar fuentes rectiﬁcadas, reguladas de tensión con diodos zener y con reguladores lineales. Diseñar e implementar fuentes de corriente ajustable.

Diseñar e implementar fuentes de corriente ajustable.

Reconocer las principales características de las distintas fuentes, ventajas y desventajas y sus aplicaciones. Reconocer las principales características de las distintas fuentes, ventajas y desventajas y sus aplicaciones.

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2

2 CCoorrrreecccciióón n ddeel l DDiisseeñño o 33

2. 2. Co

Corre

rrecc

cció

ión

n de

del l Dis

Diseñ

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o

2.1. 2.1. Con

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AC/DC

/DC

La conversión de una corriente AC a DC se efectúa con las etapas que ya mencionadas en la nota teórica. Para La conversión de una corriente AC a DC se efectúa con las etapas que ya mencionadas en la nota teórica. Para este diseño en

este diseño en especiespecial al se se deben cumplir las deben cumplir las condicondicioneciones:s:

Transformador con relación de 10:1 a partir de 120 Vrms Transformador con relación de 10:1 a partir de 120 Vrms Resistencia de carga de 1,2k

Resistencia de carga de 1,2kΩΩ

Uso de un rectiﬁcador de onda completa Uso de un rectiﬁcador de onda completa Voltaje de rizado

Voltaje de rizado v vRpRp−− p p ≤≤ 00,,88V V

Entonces, se fijan los valores de la carga, el transformador, se utiliza un puente de diodos para modificar la onda Entonces, se fijan los valores de la carga, el transformador, se utiliza un puente de diodos para modificar la onda y obtener las parte positivass y por último se utiliza una capacitancia disponible en la bodega para cumplir con la y obtener las parte positivass y por último se utiliza una capacitancia disponible en la bodega para cumplir con la condición de

condición de vvRpRp−− p p ≤ ≤ 00,,88V V

Obteniendo el siguiente modelo del circuito: Obteniendo el siguiente modelo del circuito:

Figura 1: Circuito para la conversión AC/DC Figura 1: Circuito para la conversión AC/DC

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2

Figura 2: Comportamiento de la tensión a lo largo de la conversión AC/DC - Rizado en la salida Figura 2: Comportamiento de la tensión a lo largo de la conversión AC/DC - Rizado en la salida

Donde se observa que las tres condiciones de diseño se cumplen y los puntero señalan que su diferencia provocan Donde se observa que las tres condiciones de diseño se cumplen y los puntero señalan que su diferencia provocan que el voltaje de rizado es menor a 0,8V.

que el voltaje de rizado es menor a 0,8V. 2.1.1

2.1.1. . SimSimulaciulación con vón con valores realores reales de la conales de la converversión ACsión AC/DC/DC El circuito presenta la misma conﬁguración que la ﬁgura

El circuito presenta la misma conﬁguración que la ﬁgura 1, 1, sustituimos sus valores de diseño por los valores reales sustituimos sus valores de diseño por los valores reales medidos,

medidos, R R11 = = 11,,1818kk (Combinación en serie de resistencias de (Combinación en serie de resistencias de R R = 980Ω = 980Ω + + R R = 100 = 100,,6Ω6Ωx2) y un capacitor cuyo valorx2) y un capacitor cuyo valor

es de

es de C C = 203 = 203,,55uF uF , la simulación en TINA corresponde al mismo comportamiento entre valores de diseño y reales, la simulación en TINA corresponde al mismo comportamiento entre valores de diseño y reales como se ve a continuación:

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2

2.1

2.1.2. .2. EtaEtapa de repa de regulgulaciación con dón con diodo zeiodo zenerner

Para la regulación el diodo zener tenemos el siguiente circuito: Para la regulación el diodo zener tenemos el siguiente circuito:

Figura 4: Fuente con salida de 5V regulada con diodo zener Figura 4: Fuente con salida de 5V regulada con diodo zener

Donde la etapa de regulación es dirigida con una diodo zener y una resistencia que limita la tensión de salida. Esta Donde la etapa de regulación es dirigida con una diodo zener y una resistencia que limita la tensión de salida. Esta resi

resistencstencia se ia se calcucalculó ló por por medimedio o de de la ecuaciónla ecuación::

R

R = = V V CCmaxCCmax−−V V Z Z

I

I ZmaxZmax + +I I LminLmin

(1) (1) Donde se obtuvo que:

Donde se obtuvo que:

R Rlimlim = =

V

V RmaxRmax−−V V zz

I

I LminLmin + +I I ZmaxZmax

=

= 1515V V −−55,,11 49

49mAmA+ 2+ 2,,2727mAmA = 193 = 193,,09Ω09Ω

Pero al ser

Pero al ser 193 193,,09Ω09Ω un valor no disponible en bodega, se optó por utilizar una resistencia de un valor no disponible en bodega, se optó por utilizar una resistencia de 330Ω 330Ω, valor superior, valor superior cuyo efecto en la simulación se aproxima de la mejor manera a los 5V. La simulación de este circuito se puede observar cuyo efecto en la simulación se aproxima de la mejor manera a los 5V. La simulación de este circuito se puede observar en la siguiente gráﬁca:

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2

2.1.3

2.1.3. . SimSimulaciulación con vón con valores realores reales de la etapa de regales de la etapa de regulaciulación con diodo zenerón con diodo zener En esta sección se utilizó la misma conﬁguración que la ﬁgura

En esta sección se utilizó la misma conﬁguración que la ﬁgura 4, 4, se utilizaron valores reales de resistencias (Com- se utilizaron valores reales de resistencias (Com-binación en serie de resistencias de

binación en serie de resistencias de RR = 980Ω = 980Ω + + RR = 100 = 100,,6Ωx2), un capacitor cuyo valor es de6Ωx2), un capacitor cuyo valor es de C C = 203 = 203,,55uF uF y una y una resistencia limitadora

resistencia limitadora RRlimlim = 330Ω = 330Ω además de una fuente con un valor de Vrms de 7,47V (Al generarse un problema además de una fuente con un valor de Vrms de 7,47V (Al generarse un problema

con los transformadores se utilizó una fuente CC) con los transformadores se utilizó una fuente CC)

Se obtuvo la siguiente simulación, Se obtuvo la siguiente simulación,

Figura 6: Comportamiento de las tensiones en el circuito regulados por un diodo zener y una resistencia limitadora Figura 6: Comportamiento de las tensiones en el circuito regulados por un diodo zener y una resistencia limitadora con valores reales

con valores reales

Este valor en el diseño genera una tensión de 6V pero en la práctica como se verá más adelante, sí se genera una Este valor en el diseño genera una tensión de 6V pero en la práctica como se verá más adelante, sí se genera una tensión de 5V de salida en la carga.

tensión de 5V de salida en la carga. 2.1.4

2.1.4. . Etapa Etapa de regude regulacilación con rón con regulaegulador indor integrategradodo

El circuito de regulación con un integrado cumple con la misma forma que el del diodo zener, la regulación es la El circuito de regulación con un integrado cumple con la misma forma que el del diodo zener, la regulación es la etapa que difiere donde en este caso se cuentan con dos resistencias para regular la salida de tensión del regulador etapa que difiere donde en este caso se cuentan con dos resistencias para regular la salida de tensión del regulador como se ve en la siguiente figura:

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2

V

V outout = = V V ref ref



1 + 1 + RR11 R R22



+

+I I ADJ ADJ RR22 (2)(2)

Nuestra condición de diseño nos pide una tensión de salida de 5V, por condiciones del regulador LM317

Nuestra condición de diseño nos pide una tensión de salida de 5V, por condiciones del regulador LM317 V V ref ref =1,25V,=1,25V,

I

I ADJ ADJ = 100 = 100µAµA y para las resistencias con la relación: y para las resistencias con la relación:

R

R11 (3 (3,,7575−−100100µRµR22) = ) = 11,,2525RR22

Fijando un valor en bodega para

Fijando un valor en bodega para RR11 de 100 de 100 Ω Ω obtenemos entonces un valor de obtenemos entonces un valor de RR22 = 302,49 = 302,49 Ω Ω utilizando el valor utilizando el valor

más cercano en la bodega, entonces usamos una resistencia de 330 más cercano en la bodega, entonces usamos una resistencia de 330 ΩΩ..

La simulación del circuito anterior es: La simulación del circuito anterior es:

Figura 8: Etapa de regulación a 5V con regulador LM317 con valores teóricos Figura 8: Etapa de regulación a 5V con regulador LM317 con valores teóricos Donde se observa en los punteros una tensión de aproximadamente 5V de salida

Donde se observa en los punteros una tensión de aproximadamente 5V de salida 2.1.5

2.1.5. . SimSimulaciulación de la etapa de regulón de la etapa de regulación con salación con salida de 5V y valoida de 5V y valores realres reales de componenes de componentestes Para esta sección se utilizaron la

Para esta sección se utilizaron la misma configuración presente en la figuramisma configuración presente en la figura 7 7, los valores reales son, los valores reales son RR11 = 2163Ω = 2163Ω,,RR22 = =

100

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2

2.2

2.2. . Et

Etapa d

apa de reg

e regula

ulació

ción con sa

n con salid

lida de -5V

a de -5V

Se requiere diseñar una etapa de regulación con un regulador integrado, para que haya una salida de -5 V, con Se requiere diseñar una etapa de regulación con un regulador integrado, para que haya una salida de -5 V, con una resistencia de carga de 100. Este diseño estará compuesto del convertidor AC/DC diseñado anteriormente y un una resistencia de carga de 100. Este diseño estará compuesto del convertidor AC/DC diseñado anteriormente y un regulador LM7905C, el cual tiene tensión de salida de -5 V.

regulador LM7905C, el cual tiene tensión de salida de -5 V.

Figur

Figura a 10: Etapa 10: Etapa de regulacide regulación ón con reguladocon regulador r LM79LM7905C05C

Para calcular la potencia disipada por el regulador hay que calcular la corriente que pasa por el mismo, la cual es Para calcular la potencia disipada por el regulador hay que calcular la corriente que pasa por el mismo, la cual es la que pasa también por la resistencia de carga:

la que pasa también por la resistencia de carga:

I I LL = = V V RR R RLL = = −−55 100 100 ==−−5050mAmA (3)(3)

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2

La simulación de este circuito es la siguiente: La simulación de este circuito es la siguiente:

Figur

Figura a 11: Etapa 11: Etapa de regulacide regulación ón con reguladocon regulador r LM79LM7905C05C Donde se aprecia claramente en la salida una tensión de -5V regulada en la línea verde. Donde se aprecia claramente en la salida una tensión de -5V regulada en la línea verde. 2.2.1

2.2.1. . SimSimulaciulación de la fuenón de la fuente regulte regulada de -5V con vada de -5V con valores ralores realeseales

Se efectúo la simulación con la conﬁguración del circuito que se encuentra en la ﬁgura

Se efectúo la simulación con la conﬁguración del circuito que se encuentra en la ﬁgura 1010, para ello se utilizó, para ello se utilizó solamente una resistencia de

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2

Figura 13: Fuentes con LM317 o LM337 Figura 13: Fuentes con LM317 o LM337 El fabricante brinda la siguiente ecuación:

El fabricante brinda la siguiente ecuación:

V V ref ref ∗∗(1 +(1 + R R22 R R11 ) + (

) + (I I ADJ ADJ ∗∗RR22)) (6)(6)

Despejando para Despejando para R R22

R

R2 2 == V V _V_VOUT OUT −−V V ref ref

ref ref

R

R11 ++I I ADJ ADJ

(7) (7)

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2

Figura 15: Fuente de 6V con LM317 Figura 15: Fuente de 6V con LM317

Donde por medio de los punteros se aprecia una salida regulada de aproximadamente 6V. Donde por medio de los punteros se aprecia una salida regulada de aproximadamente 6V. 2.3.2

2.3.2. . SimSimulaciulación de una fuenón de una fuente regulte regulada de 6V con vada de 6V con valorealores reales realess Para esta simulación se utilizaron valores reales de resistencia

Para esta simulación se utilizaron valores reales de resistencia RR11 = 100 = 100,,6Ω6Ω,, RR22 = 214 = 214,,7Ω7Ω,, RR11 = 830Ω = 830Ω, y una, y una

capacitancia

capacitancia C C = 203 = 203,,55uF uF

El resultado de la simulación es: El resultado de la simulación es:

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2

Figura 17: Fuente de -7V con LM337 Figura 17: Fuente de -7V con LM337

2.4. 2.4. F

Fuen

uente de co

te de corrie

rrient

nte cons

e constan

tante con L

te con LM317

M317

Rangos permitidos del LM317 Rangos permitidos del LM317

V

Valor alor mínimínimo mo VValor alor máximáximomo T

Teennssiióón n dde e ssaalliidda a [[VV] ] 11,,225 5 3377 C

Coorrrriieenntte e dde e ssaalliidda a [[AA] ] - - 33,,44 Tabla 1: Rangos permitidos para el diseño Tabla 1: Rangos permitidos para el diseño

Para diseñar una fuente de corriente regulada con un LM317, se utiliza el circuito de la ﬁgura

Para diseñar una fuente de corriente regulada con un LM317, se utiliza el circuito de la ﬁgura 18 18, brindado por el, brindado por el fabricante.

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2

V

V IN IN = 5= 5V V + 37+ 37V V = 42= 42V V (13)(13)

Entonces se deben usar tensiones de entrada entre 6,25V y 42V. Entonces se deben usar tensiones de entrada entre 6,25V y 42V. El esquemático de la fuente regulada de corriente es el siguiente: El esquemático de la fuente regulada de corriente es el siguiente:

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4

4 LLiissttaa ddee eeqquuiippooss 1144

3. 3. Li

List

sta

a de

de co

compo

mpone

nen

nte

tess

N

Nomombrbre e SiSiglgla a VValalor or nonommiinanal l VValalor or ExExpeperirimemenntatall R Reessiisstteenncciia a R R 22220000ΩΩ 21632163ΩΩ R Reessiisstteenncciia a R R 11000000ΩΩ 980980ΩΩ R Reessiisstteenncciia a R R 11000000ΩΩ 983983ΩΩ R Reessiisstteenncciia a R R 882200ΩΩ 830830ΩΩ R Reessiisstteenncciia a R R 333300ΩΩ 330330ΩΩ R Reessiisstteenncciia a R R 110000ΩΩ 100,6100,6 Ω Ω R Reessiisstteenncciia a R R 3333ΩΩ 33,633,6ΩΩ R Reessiisstteenncciia a R R 222200 Ω Ω 214,7214,7ΩΩ C Caappaacciittoor r C C 222200µµF F 220033,,55µµFF C Caappaacciittoor r C C 333300µµF F 333300..11µµFF C Caappaacciittoor r C C 11µµF F 11µµFF T

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5

5 RReessuullttaaddoos s eexxppeerriimmeennttaallees s y y aannaalliissiis s dde e rreessuullttaaddoos s 1155

5. 5. Res

Result

ultado

ados exper

s experime

imen

ntale

tales y anal

s y analisi

isis de res

s de result

ultado

adoss

5.1. 5.1. Con

Conve

vertid

rtidor

or AC

AC/DC

/DC

Se implementó el convertidor previamen

Se implementó el convertidor previamente diseñado que te diseñado que se muestra en se muestra en la ﬁgurala ﬁgura 1. 1. Sin embargo se tuvieron problemas Sin embargo se tuvieron problemas con los transformadores, por lo tanto se utilizó el generador de señales con una tensión

con los transformadores, por lo tanto se utilizó el generador de señales con una tensión V V p p = = 99,,88..

En el convertidor AC/DC diseñado, se identifican 4 etapas. Se realizo un análisis independiente para cada etapa. En el convertidor AC/DC diseñado, se identifican 4 etapas. Se realizo un análisis independiente para cada etapa. En el diseño se parte de la señal proveniente del toma corriente, luego se utiliza un transformador de relación 10:1 para En el diseño se parte de la señal proveniente del toma corriente, luego se utiliza un transformador de relación 10:1 para atenuar la señal; estas etapas fueron cambiadas por la entrada de la señal directamente del generador. Posteriormente atenuar la señal; estas etapas fueron cambiadas por la entrada de la señal directamente del generador. Posteriormente se aplicó un puente de diodos para pasar el ciclo negativo a positivo, esta es la etapa de rectificación que se muestra se aplicó un puente de diodos para pasar el ciclo negativo a positivo, esta es la etapa de rectificación que se muestra en la figura

en la figura 21.21. La última etapa consiste en un filtrado; por medio de un capacitor se obtiene una señal con rizado La última etapa consiste en un filtrado; por medio de un capacitor se obtiene una señal con rizado pequeño (menor a 0.8V), como se muestra en la figura

pequeño (menor a 0.8V), como se muestra en la ﬁgura 22 22 se obtuvo una señal con rizado de 400mV, la cual se considera se obtuvo una señal con rizado de 400mV, la cual se considera como señal en DC

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5

Figura 23: Respuesta en frecuencia Figura 23: Respuesta en frecuencia

5.

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5

RRR

RRR = = −−20log20log 240 240mV mV 400

400mV mV = 4= 4,,4444dBdB (17)(17)

5.2

5.2.2. .2. RegRegulaulacióción cn con on LM3LM31717

La señal obtenida al regular con el LM317 es moostrada en la ﬁgura

La señal obtenida al regular con el LM317 es moostrada en la ﬁgura 25. 25. Para determinar la regulación de carga y Para determinar la regulación de carga y la razón de rechazo de rizado, se obtuvieron los siguientes valores:

la razón de rechazo de rizado, se obtuvieron los siguientes valores: V V NLNL = 66 = ,,44V V yy V V FF LL = = 55,,66V V . Nuevamente la tensión. Nuevamente la tensión

bajó ligeramente al conectar la carga. bajó ligeramente al conectar la carga.

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