Informe Fuente Simetrica 43o24

INSTITUTO SUPERIOR TECNOLOGIC O PEDRO P. DIAZ

FUENTE DE ALIMENTACIÓN SIMÉTRICA REGULADA Y VARIABLE

ELECTRONICA INDUSTRIAL CURSO: DISEÑO E INSTALACIONES ELECTRONICAS presentado por:

AQUINO CUTI ISAAC

SEMESTRE: II

(0 A 30V 2A)

FUENTE DE ALIMENTACIÓN SIMÉTRICA REGULADA Y VARIABLE (0 A 30V 2A)

INDICE INTRODUCCIÓN………………………………………….…………………………….2 DESARROLLO……………………………………………………………………..……3 COTIZACIÓN…………………………………………………………………..………..5 MONTAJE Y PROCEDIMIENTO ……………………………………..…………….11 CONCLUCIONES Y SUGERENCIAS………………………………………….. .....13

INTRODUCCIÓN Hoy en día los equipos electrónicos, en su mayoría, funcionan con corriente continua, así, el dispositivo que convierte la corriente alterna a corriente continua, en los niveles requeridos por el circuito electrónico a alimentar, se llama fuente de alimentación. El esquema básico de una fuente de alimentación es el siguiente:

El presente informe da a conocer la descripción de una fuente simétrica regulada y variable de -15v a +15v que en conjunto da hasta 30VDC, para un consumo de 2A como máximo. Daremos la descripción general de la fuente, así como el circuito y los componentes que necesitará para su funcionamiento y el costo de cada uno de ellos. También se analiza cada componente de la fuente, específicamente los circuitos integrados, transistores y diodos con los que trabajará el circuito, describiendo cada uno de ellos viendo sus características y especificaciones. Los resultados y experiencias se darán a conocer en las conclusiones, por ultimo sedará a conocer la

DESARROLLO Componentes: T1 - Transformador con primario adecuado para la red eléctrica (110 o 220V) y secundario de 15+15 para 2A. ** IC1 - Circuito Integrado LM317 (ECG956) IC2 - Circuito Integrado LM337T (ECG957) Q1 - Transistor TIP3055 Q2 - Transistor TIP2955 Q3 - Transistor BC548 o similar Q4 - Transistor BC558 o similar D1 al D4 - Diodos 1N5804 o similares. ** D5 y D6 - LEDs C1 y C2 - Condensadores electrolíticos 4700uF 35V ** C3 al C6 - Condensadores de 0.1uF (100nF) 50V R1 y R2 - Resistencias de 1000 ohms 1/2W R3 y R4 - Resistencias de 220 ohms 1/2W R5 y R6 - Resistencias de 0.5 ohm 5W ** R7 y R8 - Resistencias de 470 Kohms 1/2W P1 y P2 - Potenciómetros de 5000 ohms

TRANSFORMADOR PRIMARIO El trasformador de entrada reduce la tensión de red (generalmente 220 o 120 V) a otra tensión mas adecuada para ser tratada. Solo es capaz de trabajar con corrientes alternas. Esto quiere decir que la tensión de entrada será alterna y la de salida también.Se denomina transformador a un dispositivo electromagnético que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, tiene que ser igual a laque se obtiene a la salida).Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce. Este conjunto de vueltas se denominan: Bobina primaria o "primario" a aquella que recibe el voltaje de entrada y Bobina secundaria o Secundario" a aquella que entrega el voltaje transformado. La representación esquemática del transformador es la siguiente: La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna

RECTIFICADOR A DIODOS El rectificador es el que se encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en tensión continua. Para ello se utilizan diodos. 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:

El rectificador se conecta después del transformador, por lo tanto le entra tensión alterna y tendrá que sacar tensión continua, es decir, un polo positivo y otro negativo: 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 y para corrientes grandes vienen ya preparados para ser montados en un radiador. Este es el aspecto de la mayoría de ellos:

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. 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 más 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 tiene que utilizarse componentes adicionales. Filtro con condensador a la entrada: Este es el filtro más común, basta con añadir un condensador en paralelo con la carga (RL), de esta forma:

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. Este es el esquema de una fuente de alimentación regulada con uno de estos reguladores:

Es muy corriente encontrarse con reguladores que reducen el rizado en 10000 veces (80 dB), esto significa que si usas la regla del 10% el rizado de salida será del 0.001%, es decir, inapreciable. Las ideas básicas de funcionamiento de un regulador de este tipo son: o La tensión entre los terminales Vout y GND es de un valor fijo, no variable, que dependerá del modelo de regulador que se utilice. o La corriente que entra o sale por el terminal GND es prácticamente nula y no se tiene en cuenta para analizar el circuito de forma aproximada. Funciona simplemente como referencia para el regulador. o La tensión de entrada Vin deberá ser siempre unos 2 o 3 V superior a la deVout o para asegurarnos el correcto funcionamiento. CIRCUITO INTEGRADO LM317 (ECG956)

Características * Garantiza la salida 1% de tolerancia de tensión (LM317A) * Garantizada max. 0,01% / V línea de la regulación (LM317A) * Garantizada max. 0,3% de la carga del Reglamento (LM117) * Salida garantizada actual 1,5De salida ajustable hasta 1,2 V * Límite de corriente constante con la temperatura * 80 dB de rechazo onda * La salida es a prueba de cortocircuitos Se puede verificar su funcionamiento del siguiente modo: 1.- En los pines de ADJ y OUT colocar un resistor de 220 ohm, luego medir el voltaje que hay en esos pines (ADJ y OUT) deberá ser de 1.25v con un margen de error pequeño, si esto no pasa significa que el CI LM317 esta deñado

CIRCUITO INTEGRADO LM 337(ECG957) Descripción El LM137/LM337 puede ajustarse 3 terminales reguladores de voltaje negativo capaz de suministrar más de 1,5-sobre un rango de voltaje de salida de 1.2V a 37V. Estos reguladores son muy fáciles de aplicar, que requieren sólo dos resistencias externas para establecer la tensión de salida y un condensador de salida para la compensación de frecuencia. El diseño del circuito ha sido optimizado para la regulación excelente y debajo oscilaciones térmicas. Además, la serie LM137 características internas de limitación de corriente, apagado térmico y segura del área de compensación, por lo que prácticamente a prueba de explosión contra sobre cargas. El LM137/LM337 servir a una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo locales en la regulación de tarjetas, salida programable de regulación de voltaje o una regulación de precisión actual. ElLM137/LM337 son complementos ideales para el LM117/LM317reguladores positivos ajustables. Características * Tensión de salida ajustable de 1,2 V-a-37V * Corriente de salida 1,5 garantizado, -55 ° C a +150 ° C * Regulación de línea general, 0,01% / V * Regulación de carga general, un 0,3% * Excelente regulación térmica, el 0,002% / W77 dB de rechazo onda

* Excelente rechazo de oscilaciones térmicas * 50 ppm / ° C Coeficiente de temperatura * Independiente de la temperatura límite de corriente * Protección de sobrecarga térmica P + Mejora del producto probado * Estándar de 3 derivaciones transistor paquete * La salida es a cortocircuito TRANSISTOR TIP 3055 Características * La estructura de transistor: NPN. * Máxima disipación de potencia continúa colector del transistor (Pc): 90W * Limite el colector DC-base: 100V * Límite de colector-emisor del transistor de tensión: 70V * Límite de tensión emisor-base: 7V * Máxima corriente continúa de colector del transistor (IC max): 15ª * Temperatura límite de unión pn: 150ºC * Frecuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor (Ft):3MHz * Capacidad de la unión de colector (CC), Pf: * Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor común (Hfe), min/Max: 20/70d) TRANSISTOR TIP2955 Características * La estructura de transistor: pnp * Máxima disipación de potencia continúa colector del transistor (Pc): 90W * Limite el colector DC-base (Ucb): 100V * Límite de colector-emisor del transistor de tensión (Uce): 70V * Límite de tensión emisor-base (Ueb): 7V * Máxima corriente continúa de colector del transistor (Ic max): 15A * Temperatura límite de unión pn (Tj): 150ºC * Frecuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor (Ft):3MHz * Capacidad de la unión de colector (Cc), Pf: * Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor común (Hfe), min/max: 20MIN TRANSISTOR TIP2955 Características * La estructura de transistor: pnp * Máxima disipación de potencia continua colector del transistor (Pc): 90W * Limite el colector DC-base (Ucb): 100V

* Límite de colector-emisor del transistor de tensión (Uce): 70V * Límite de tensión emisor-base (Ueb): 7V * Máxima corriente continúa de colector del transistor (Ic max): 15A * Temperatura límite de unión pn (Tj): 150ºC * Frecuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor (Ft):3MHz * Capacidad de la unión de colector (Cc), Pf: * Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor común (Hfe), min/max: 20MIN TRANSISTOR BC548 Características * La estructura de transistor: NPN * Máxima disipación de potencia continúa colector del transistor (Pc): 500mW * Limite el colector DC-base (Ucb): 30V * Límite de colector-emisor del transistor de tensión (Uce): 30V * Límite de tensión emisor-base (Ueb): 5V * Máxima corriente continua de colector del transistor (Ic max): 100mA * Temperatura límite de unión pn (Tj): 150C * Frecuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor (Ft):300MHz * Capacidad de la unión de colector (Cc), Pf: 6 * Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor común (Hfe), min/max: 110/22011. Fabricante: GENERAL SEMI * Baja corriente (máx. 100 mA) * De bajo voltaje (máx. 65 V). Aplicaciones * El cambio de uso general y la amplificación. TRANSISTOR BC558 Características * La estructura de transistor: pnp * Máxima disipación de potencia continua colector del transistor (Pc): 500mW * Limite el colector DC-base (Ucb): 30V * Límite de colector-emisor del transistor de tensión (Uce): 25V * Límite de tensión emisor-base (Ueb): 5V * Máxima corriente continúa de colector del transistor (Ic max): 100mA * Temperatura límite de unión pn (Tj): 150C * Frecuencia de corte de la relación de transferencia corriente del transistor (Ft):75MHz * Capacidad de la unión de colector (Cc), Pf: * 10. Estática coeficiente de transferencia de corriente en el circuito con emisor común

(Hfe), min/max: 75/475 * 11. Fabricante: PHILIPS DIODO 1N5804 Características 1. Temperatura: Min 0 °C | Máx. 0 °C 2. Tamaño: 50 KB 3. Solicitud: Rectificador ultra rápido (menos que 100ns) DIODOS LEDS Los diodos luminiscentes o emisores de luz, LEDs, se caracterizan por una duración de vida muy larga, su resistencia a los impactos y un bajo consumo energético. Al ser regulados, el color de luz se mantiene constante. Al ser conectados a la red, se necesitan equipos auxiliares para contar con la corriente de servicio correcta. La fuente de luz puntual permite dirigir la luz con toda exactitud. El encapsulado del diodo con material sintético cumple las funciones de protección y de lente. La potencia de la radiación del LED disminuye al aumentar la temperatura. Por ello es importante contar una buena disipación del calor durante el funcionamiento. Conviene evitar que los rayos solares incidan directamente, e igualmente que el montaje se efectúe en las proximidades de otras fuentes de calor. Con una vida media de 50.000 horas, los LEDs están disponibles para unos largos períodos de funcionamiento. El arranque sin retardo alguno, y la reacción inmediata a las órdenes procedentes del control, permiten su empleo para escenas de luz dinámicas cuya característica es la rapidez. Los desarrollos en el campo de los LEDs están actualmente encaminados hacia las formas compactas, un flujo luminoso mayor y una eficacia luminosa mejor, amén de una fabricación más económica. Otro objetivo que se está persiguiendo consiste en reducir las tolerancias de color que se deben a los métodos de fabricación. Los fabricantes clasifican los LEDs por el flujo luminoso y la longitud de onda dominante, indicando para ello un código "Bin", así como un grado de selección. Esta clasificación de los LEDs es denominada binning. CONDENSADORES ELECTROLÍTICOS Un condensador electrolítico es un tipo de condensador que usa un líquido iónico conductor como una de sus placas. Típicamente con más capacidad por unidad de volumen que otros tipos de condensadores. Este es especialmente el caso en los filtros de alimentadores de corriente, donde se usan para almacenar la carga, y moderar el voltaje de salida y las fluctuaciones de corriente en la salida rectificada. También son muy usados en los circuitos que deben conducir corriente alterna pero no corriente continua. Cuando dos conductores permanecen próximos entre sí, aparece cierta capacidad entre ellos. La magnitud de esta capacidad es directamente proporcional al área de los conductores, e inversamente proporcional a la distancia de éstos y en el caso de un

condensador plano de placas paralelas vale Donde: * C es la capacidad en Faradios * e es la constante dieléctrica y vale 8.85 x 10^-12 Culombios^2/(N x m^2) para el vacío. * A es el área de las placas en m^2 * d es la distancia que las separa en metros. Condensadores de 0.1uF (100nF) 50V Características • Valor: 100nF / 50V • Tolerancia: -20%, +80% • Temperatura de trabajo: Y5V (F) • Espaciado de conductor: 0.100 "(2.54mm) POTENCIÓMETROS Dentro de un potenciómetro normal encontraremos un anillo circular de material resistivo (resistor). Sobre el eje del potenciómetro hay un o que gira, deslizándose sobre este material resistivo. La resistencia eléctrica entre un extremo del anillo y el o es proporcional a la posición angular del eje. Si se aplica un voltaje entre los extremos del resistor del potenciómetro, el voltaje en el o varía en relación directa con la posición angular del eje. Este voltaje se puede ingresar a un convertidor analógico-digital (A/D) para obtener el valor digital de la posición angular. COTIZACION

MONTAJE Y PROCEDIMIENTO

Los pasos que se realizaron para elaborar la placa son los siguientes: 1. Se imprime el diseño del circuito hecho, en este caso se utilizó un circuito para una fuente de alimentación de 0 a 30V. Quedando de la siguiente forma:

2. Se pasa las líneas en una hoja papel cuche Al tener el diseño de la placa se procede a dibujar las "pistas"(es por donde pasa la corriente), las pistas deben ser hechas con un marcador dorado permanente y deben ser dibujadas para el lado de la placa donde está elcobre. La placa queda de la siguiente manera:

3. Se coloca la placa dentro de ácido férrico por un periodo de 15 a 30 minutos.

4. Al sacarla debe quedar de la siguiente forma.

5. Se limpia las pistas del marcador dorado permanente. Lo que se empleo en la placa fue tiner. La placa queda de la siguiente manera:

6.Ahora lo que se hace es perforar los lugares donde se van a colocar los componentes.

7. Se coloca los componentes del circuito y deben quedar de la siguiente manera:

8. Por ultimo la armamos enuna caja la cual utilizamos un a de metal con el transformador los leds de encendido su aliemntacion a 220v obtiendo nuestra fuente variable simetrica como producto final

CONCLUSIONES 

La fuente es una herramienta indispensable para el funcionamiento de diferentes circuitos que se pueden desarrollar a lo largo de nuestra carrera

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La fuente funciona perfectamente como se observa en la práctica, esto con un consumo de 2A como máximo

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La función de la fuente de alimentación elaborada en el proyecto función es la de probar todos los circuitos que funcionen entre 0 y 30 voltios brindándoles energía y así reemplazar a las pilas comunes

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La fuente se utiliza de acuerdo al uso final que van a tener, es decir, según los requerimientos de estabilidad y rendimiento que tenga la carga a alimentar.

SUGERENCIAS 

Al recortar el circuito impreso de recomienda dejar cierto grado de margen para que sea más fácil pasarlo a la placa de cobre.

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Al utilizar el ácido Férrico se recomienda alejarse unos 15cms. del área en donde se encuentra el recipiente con la placa para que no brinque ácido a los ojos ya que puede tener severas consecuencias, además se recomienda detenerlo con pinzas para no mancharse las manos.

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Al momento de tener el circuito impreso en la placa, se recomienda verificar si todas las pistas del mismo tienen continuidad, para ello se puede hacer uso de un multímetro ya sea digital o analógico.

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Se recomienda montar los componentes en protoboard para verificar el funcionamiento de la fuente de alimentación.