Informe preliminar laboratorio de electrónica análoga I.

1. Objetivos de la práctica:

Diseñar una fuente regulada de dc.

Escoger los valores de los componentes que garanticen una correcta regulación de la fuente.

Evaluar el impacto de los materiales así como los defectos de uso, fabricación y tolerancias de los mismos.

2. Diseño y fundamento teórico. Este es su diagrama en bloques: para explicar el funcionamiento de una fuente convencional.

Figura 1. Diagrama de bloques fuente DC.

Rectificador.

El rectificador más usado es el llamado rectificador en puente, su Esquema es el siguiente:

Figura 2. Rectificador tipo puente.

Fecha: jueves 12 enero 8:00 am Grupo No:

Diego Hernández Mejía

Ernesto José Guevara Sequeda

Es tan común usar este tipo de rectificadores que se venden ya preparados los cuatro diodos en un solo componente. Suele ser recomendable usar estos puentes rectificadores, ocupan menos que poner los cuatro diodos. Este es el aspecto de la mayoría de ellos:

Figura 3. Formas de puentes rectificadores.

Tienen cuatro terminales, dos para la entrada en alterna del Transformador, uno la salida positiva y otro la negativa o masa. Las marcas en el encapsulado suelen ser: ~ Para las entradas en alterna + Para la salida positiva – Para la salida negativa o masa.

El filtro.

La tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos. Para obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro.

El 0.7 es por la caída de los diodos. El regulador.

Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de

proporcionar una tensión de salida que especifiquemos mediante la ubicación de

una resistencia variable.

Figura 4. Regulador.

Figura 5. Configuración de lm317.

Utilizando las ecuaciones 1a y 2a y teniendo en cuenta que para este modelo Vi-Vo=3 Esto da un valor de voltaje en la salida de 1.25< <9.73

El regulador de voltaje mantiene el voltaje de referencia casi constante, por eso puede escribirse:

(2)

(3)

(4)

(2) y (3) en (4) y tomando el valor típico del voltaje de referencia

(5)

V out = 1.25(1+R2

R1

)+ I adj R2

Escogiendo R1 fija 380 ohm tomamos R2 como variable 0-5k omh.

V

Antes de simular la fuente se agrega un diodo led al final con la función de dar un indicador lumínico al aumentar el voltaje y también otro diodo en paralelo con el regulador, los condensadores de 0.1 uF ayudan a controlar los transitorios y el ruido en la fuente

Figura 6. Esquemático de la fuente DC dual.

A continuación se muestra la simulación con una carga de 4.5 ohm, la corriente es la máxima (2A)y el voltaje máximo regulado es de 8.23 V

Figura 7. Salida voltaje positivo, corriente, y voltaje de entrada al regulador carga 4.3 ohm.

En la siguiente figura se muestra los voltajes de entrada y salida en el regulador sin carga.

Time

0s 10ms 20ms 30ms 40ms 50ms 60ms 70ms 80ms 90ms 100ms

V(C4:2) V(D21:2) -I(CARGA)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Figura 7. Salida voltaje positivo regulado, y voltaje de entrada al regulador sin carga.

En la figura 8 se muestra la forma del voltaje en los devanados del transformador, acá se conectó la carga de 4.3 ohm.

Figura 7. Voltaje en los devanados del transformador.

Análisis equivalentes se hacen para la parte negativa, sin embargo el circuito LM337 no lo posee nuestro simulador por tanto omitimos estas simulaciones. La configuración de la parte negativa posee exactamente los mismos valores a excepción del lm337. Se decidió poner una salida de AC esta es fija y posee dos líneas con un desfase de 180º entre ellas. El diseño de circuito impreso PCB fue realizado en EAGLE, las siguientes figuras son las fases del diseño de la fuente dc.

Time

0s 0.1s 0.2s 0.3s 0.4s 0.5s 0.6s 0.7s 0.8s 0.9s 1.0s

V(C4:2) V(D21:2)

0V

5V

10V

15V

20V

Time

0s 5ms 10ms 15ms 20ms 25ms 30ms 35ms 40ms 45ms 50ms

V(V2:+) V(V1:+)

-20V

-10V

0V

10V

20V

Figura 8. Diseño de vías. Figura 9. Diseño mascara de componentes.

Figura 10. Montaje en caja vista interior. Figura 11. Fuente dual DC y AC fija (desfase 180º). Figura 12. Soldadura de componentes en PCB.

Fuente dual DC fija AC.

Vmax regulado: 9.73 V con una Imax de 2A. 10.2 V con una Imax de 1A. Salidas sin carga.

Voltaje máximo (sección positiva)=15.87V Voltaje mínimo (sección positiva)=1.27V Voltaje máximo (sección negativa)=-15.86V Voltaje mínimo (sección negativa)=1.55V Voltaje en los devanados= 16.97V Referencias: gráficos generados con el programa PSpice 9.1.