Reguladores de voltaje de tres terminales
LABORATORIO DE ELECTRĂ“NICA
PRACTICA 6
INTRODUCCIÓN Fuentes de alimentación reguladas Como hemos visto, es posible reducir el rizado en el voltaje de salida de un rectificador a cualquier nivel deseado utilizando un condensador de filtro suficientemente grande. Sin embargo, esto no garantiza que el voltaje sobre la carga permanezca constante. De hecho, este ultimo puede variar debido a otras causas, por ejemplo, las fluctuaciones en el voltaje de CA de entrada del transformador o los cambios en al resistencia de la carga. Para minimizar el efecto de estos factores y garantizar un voltaje de salida verdaderamente constante, la mejor solución es utilizar un regulador entre el filtro y la carga, figura 1. Las fuentes de alimentación con esta característica se denominan fuentes reguladas.
Figura 1. Estructura básica de una fuente de alimentación regulada Objetivos de aprendizaje. Examinar el funcionamiento de una fuente de alimentación con regulador fijo Examinar el funcionamiento de una fuente de alimentación con regulador ajustable Evaluar el comportamiento de una fuente de alimentación regulada con y sin carga. Materiales provistos por el laboratorio
INVESTIGACIÓN PREVIA
Que es un regulador
Que tipos de reguladores existen
Que es una fuente de alimentación regulada variable
Que es una fuente regulada fija
Que es una fuente de alimentación con reguladores de tres terminales
Reguladores de voltaje con diodo Zener y transistor
EQUIPO: ALU MNO :
UNIVERSIDAD: 1 Multímetro 1 Osciloscopio de dos canales Juego de Puntas Necesarias a criterio del alumno (Caimán - Caimán, BNC-BNC,BNC –Caimán, Caimán – Banana, Banana - Banana) 1 Computadora con Multisim
MATERIALES: UNIVERSIDAD ALUMNO: : 1 Cable de potencia trifásico o monofásico 1 Transformador de Potencia (MGOM 504 o similar) Primario: 115V ó 220V Secundario: 9V -6V-0V-6V -9V Corriente: 450mA 1 Puente rectificador de 1A (W04M o equivalente) (BR1) (Traer Hoja de especificación es obligatorio del Puente rectificador) 1 Regulador de tres terminales fijo de 5V (LM7805 ó LM340-5) 1 Regulador de tres terminales ajustable (LM317) 1 Protoboard 1 Condensador electrolítico de 2200 F / 35V ,(C1) 1 Condensador cerámico de 0.22 F / 50V ,(C 2) 1 Condensador electrolítico de 1 F / 25V ,(C3) 1 Condensador electrolítico de 10 F / 25V , C 4 1 Resistencia de 100,1/ 2W ( RL1) 1 Resistencia de 47,1/ 1W ( RL2) 1 Resistencia de 220,1/ 2W ( RL3) 1 Resistencia de 220 ó 240,1/ 2W ( R1) 1 Resistencia de 1.2k ,1/ 2W ( R2 A)
1 Resistencia de 2.2k ,1/ 2W ( R2B) 1 Resistencia de 470,1/ 2W ( R2C ) 1 Resistencia de 820,1/ 2W ( R3) 1 LED de 20mA, cualquier color (D3)
PROCEDIMIENTO 1. Tome el regulador fijo (LM340-5 ó LM7805) e identifique sus terminales, figura 2. Familiarícese también con la información impresa en la capsula. Haga lo mismo con el regulador ajustable (LM317), figura 3. En nuestro caso por ejemplo, utilizamos un regulador LM340T5 de National. El prefijo “LM” identifica los circuitos integrados lineales de esta compañía. El número “340” indica que se trata de un regulador de voltaje fijo positivo. La letra “T” se refiere al tipo de capsula (TO-220) y la capacidad de corriente (1A). El numero “5” especifica el voltaje de salida nominal (5V). la capsula también proporcionara la fecha de fabricación y datos útiles.
Figura 2.
Identificando los reguladores de tres terminales.
2. Arme sobre el Protoboard el circuito de la figura 3, correspondiente a una fuente regulada de 5V. tenga en cuenta
que C2 y C3 deben de quedar tan cerca del regulador como sea posible. Antes de instalar la resistencia de carga (RL1), mida su valor real con el multímetro. Mida también el valor real de las otras resistencias de carga (RL2, RL3).
Figura 3.
Ensamblaje de la fuente +5V sobre el Protoboard
3. Con su multímetro configurado como voltímetro para CD, mida el voltaje de entrada del regulador (Vi), figura 4.
Figura 4.
Midiendo el voltaje de entrada del regulador fijo.
4. Mida ahora el voltaje de salida (Vo), figura 5. Calcule entonces al corriente de carga (IL) y la potencia disipada por el regulador (Potencia registrada, Preg). Esta ultima es igual a Vi Vo I L . la máxima potencia que puede disipar por si mismo cualquier regulador de la serie LM340 en capsula TO-220 es de 2W. Para potencias mayores, debe utilizarse un disipador de calor, si esto no se hace, el dispositivo podría destruirse.
Figura 5.
Midiendo el voltaje de salida del regulador fijo.
5. Retire la resistencia de carga (RL1) y mida el voltaje de salida del circuito en condiciones de circuito abierto. Designe este voltaje como Voc. Calcule entonces el porcentaje de regulación de voltaje del circuito (RV) mediante la siguiente formula: Voc Vo RV % 100 Voc Nota. Idealmente una fuente debería tener un porcentaje de regulación del 0%, es decir, entregar el mismo voltaje con o sin carga (Voc=Vo). En la práctica, esto no siempre sucede debido a que toda la fuente tiene una resistencia interna diferente de cero. Lo importante es que esta figura sea muy baja, digamos inferior al 1%. 6. Arme ahora sobre el Protoboard el circuito de la figura 6, correspondiente a una fuente regulada ajustable. Nuevamente,
asegúrese que C2, C3 y C4 queden tan cerca del regulador como sea posible. Antes de instalar las resistencias R1 y R2, mida sus valores reales con el multímetro. Al conectar el LED D2, indicando la presencia de voltaje de salida del regulador.
Figura 6.
Montaje de la fuente ajustable sobre el Protoboard
7. Con su multímetro configurado como voltímetro para CD, mida el voltaje de salida de la fuente (Vo), figura 7. Compare este valor con el esperado teóricamente de acuerdo a la formula: R2 Vo 1.25 1 R1
Figura 7. ajustable
Midiendo el voltaje de salida de la fuente
8. Para finalizar sustituya la resistencia R2 por un puente de alambre (0). Mida entonces el voltaje de salida (Vo). ¿Que sucede y por qué? 9. El comportamiento del circuito anterior puede ser también analizado con la ayuda de un osciloscopio, hágalo. 10. Arme el circuito en multisim y compruebe los resultados anteriormente mediante esta herramienta. NOTAS PARA LOS ALUMNOS: (OPTATIVO) El reporte final de la práctica deberá ser entregado a máquina o en procesador de textos (PC) sin excepción. Las prácticas impresas solo sirven de guía y referencia. No se aceptan copias fotostáticas del reporte final. La entrega del reporte final de la práctica es por alumno.
CONCLUSIONES DE APRENDIZAJE:
RECURSOS BIBLIOGRAFICOS:
Fascinating I.C Projects, P.K. Aggarwal,Editorial BPB, 1990. Power Supplies for All Occasions, M.C. Sharma, Editorial BPB, 1990. Fundamentos de microelectrónica, nanoelectrónica y fotónica Albella Martín, José María Pearson 2005 Electrónica: teoría de circuitos Boylestad, Robert L. Pearson 1997 Fundamentals of semiconductor devices Anderson, Betty Lise McGraw Hill 2005