Electrnica III

Electrnica III

Preguntas frecuentes sobre Fuentes ReguladasP1: Por qu es necesario utilizar fuentes reguladas si con un rectificador adecuadamente filtrado se logra una tensin con muy poco ripple?R: Hay dos problemas. 1) El rectificador con filtro produce una tensin que depende de la tensin de la lnea de alimentacin, que a su vez vara lentamente en forma aleatoria, de acuerdo al consumo promedio de los usuarios de energa elctrica, que flucta a lo largo del da y estacionalmente. 2) Un rectificador que reduzca el ripple a valores realmente bajos (por ejemplo, 0,1%) requerira capacitores enormes, adems de requerir picos de corriente muy altos por los diodos. En efecto, los diodos slo conduciran durante una fraccin muy pequea del tiempo, con lo cual para lograr la corriente media exigida por la carga se necesitaran valores de corriente muy altos. P2: Por qu se siguen estudiando las fuentes discretas siendo que hay excelentes circuitos integrados que cumplen la misma funcin?

R: Hay varias razones. La primera es que los reguladores discretos permiten visualizar fcilmente el concepto detrs del funcionamiento, as como el origen de las fluctuaciones de la tensin de salida al variar la tensin de alimentacin, la corriente de carga o la temperatura. En los circuitos integrados la topologa es a menudo muy compleja como para comprender los detalles del funcionamiento. La segunda es que hay circuitos integrados como el LM723 que utilizan una topologa circuital similar a la de un regulador discreto con un amplificador operacional. La comprensin del funcionamiento de las fuentes discretas simplifica el anlisis de este integrado. La tercera razn es que en algunos casos particulares es necesario disear una fuente con prestaciones superiores a las que ofrecen los integrados, por ejemplo, con un rechazo al ripple mucho menor o con una estabilidad trmica muy alta. Mientras que en un integrado es inevitable que el elemento generador de calor (por ejemplo el transistor de paso) est muy prximo a la fuente de referencia, en un regulador discreto es posible separarlos fsicamente. Incluso sera posible confinar la referencia en un microambiente a temperatura controlada por encima de la temperatura ambiente (por ejemplo, a 45C). P3: Para qu se usan las fuentes paralelo?R: Las fuentes paralelo adolecen del problema de que el rendimiento energtico es peor en general que el de las fuentes serie. Sin embargo, si la corriente de carga es grande y constante o prcticamente constante, se puede lograr un rendimiento cercano al de las fuentes serie, pero con un transistor menor. Esto se debe a que el transistor en paralelo con la carga slo debe ser capaz de manejar la mxima variacin de corriente. Por ejemplo, en una fuente cuya corriente de carga vara entre 20A y 21A, el transistor slo debe ser capaz de absorber 1 A cuando la carga est demandando slo 20A. Por ello se requiere un transistor de menor corriente que para el caso de fuente serie. P4: Qu es un regulador flotante?R: Es un regulador cuya topologa no requiere que los elementos semiconductores estn referidos a masa. El caso ms tpico es el de los reguladores de corriente, que adaptan su tensin absorbiendo la diferencia entre la tensin de entrada y la que requiere la carga con el valor nominal de corriente. En el caso de los reguladores de tensin frecuentemente hay slo un divisor de tensin resistivo referido a masa. Una aplicacin de estos reguladores es en fuentes de alta tensin de salida, ya que la funcin del regulador es absorber una cada de tensin relativamente pequea mientras que si no fueran flotantes los componentes deberan estar diseados para soportar toda la tensin de alimentacin. Debe notarse, sin embargo, que a medida que la tensin nominal de salida aumenta, tambin aumenta la tensin diferencial que cae entre la entrada y la salida del integrado, que se debe en ltima instancia a variaciones aleatorias de la tensin de entrada. Por ejemplo, si la compaa elctrica asegura una variacin de la tensin de 10%, la misma variacin (o un poco ms debido al ripple) aparecer en la entrada del regulador. Si la tensin de salida fuera de 10V, y suponiendo una cada mnima entrada-salida de 3V, la entrada debe ser como mnimo de 13 V, por lo tanto el valor mximo ser un 20% ms alto, es decir 15,6V. En el integrado estarn cayendo 5,6V. Si, en cambio, la tensin de salida fuera de 100V, la mnima entrada sera 103V y la mxima 123,6V, por lo tanto el integrado deber soportar unos 20V. Por ltimo, si se requieren 500V, la mnima entrada ser 503 V y la mxima ser 603,6V. La cada en el integrado en este caso variar entre los 3V supuestos como mnimo y 103,6V, que es demasiado para cualquier integrado.

P5: Por qu la mayora de las fuentes de referencia tienen alrededor de 1,2V?R: Porque se implementan segn alguna variante del tipo de fuente denominado band-gap. La idea de estas fuentes es aprovechar la dependencia trmica positiva de la tensin trmica VT = kT/q de una juntura con la dependencia negativa de la tensin de otra juntura cuando se la alimenta con corriente constante. Este mecanismo genera una tensin de 1,2 VP6: Por qu no se usa en general un zener comn?

R: Los diodos zener tienen tres problemas: una tensin dependiente de la corriente de polarizacin, una cantidad importante de ruido elctrico aleatorio, y una considerable dependencia de la temperatura salvo en valores cercanos a los 5 V. Para aplicaciones que requieren alta estabilidad en el valor de la tensin de salida el zener no la puede garantizar salvo con una complicada circuitera que compense estas caractersticas, la cual no se justificara frente al menor costo de un a referencia integrada band gap.

P7: Por qu no se usan los integrados de la lnea LM78XX como reguladores ajustables, tal como se hace con reguladores como el LM317? R7: Porque la corriente de polarizacin (llamada por el fabricante corriente de ajuste) es mucho ms elevada (10mA contra 0,1mA), provocando errores considerables en la tensin de salida. Por otra parte, los valores mnimos (para el LM7805) son de 5 V, por lo que slo se pueden obtener valores de tensin mayores.P8: Cmo se hace cuando un regulador de tres terminales no alcanza para obtener la corriente necesaria? R: Hay varias posibilidades. La ms simple es con un transistor externo que suplemente la mayor parte de la corriente que requiere la carga. Para ello se coloca una resistencia sensora en la entrada del integrado cuya tensin se aplica a la juntura base emisor de dicho transistor. En algunos casos se puede colocar un Darlington y en otros, cuando se requiere mayor corriente, varios transistores en paralelo, teniendo en cuenta que el paralelo requiere unas resistencias ecualizadoras en los respectivos emisores para compensar desapareamientos en el hFE. P9: Qu conviene ms: Un transistor de gran potencia o varios transistores menores en paralelo?

R: Puede depender de varios factores. Un transistor de gran potencia puede ser ms caro que varios menores capaces de suministrar la misma corriente total y disipar la misma potencia, pero stos ocupan ms espacio y requieren resistencias ecualizadoras. Desde el punto de vista trmico, es ms fcil disipar potencia que se origina en puntos fsicamente separados. El disipador total probablemente sea menor y es probable que los transistores no alcancen temperaturas tan elevadas, lo cual a su vez puede repercutir en una mayor durabilidad y confiabilidad a largo plazo.

P10: Cmo se puede obtener un regulador ajustable que vaya entre 0V y un valor Vmx con un regulador integrado de tres terminales?R: Dado que el regulador integrado slo puede producir (en el circuito convencional que lleva el terminal da ajuste a un divisor), tensiones mayores o iguales a la de referencia, la solucin consiste en crear una referencia negativa, por ejemplo con una fuente band-gap como el LM113 o el LM385 y referir a dicho valor el terminal de ajuste. Como la tensin de referencia es igual a la de band-gap, queda resuelta la variacin desde 0 hasta un valor mximo.P10: Qu diferencia hay entre un limitador de corriente y una proteccin contra cortocircuito? R: El limitador de corriente no necesariamente protege la fuente hasta una carga tan severa como es un cortocircuito. Una proteccin contra cortocircuito, en cambio, asegura que an en el peor de los casos el transistor de paso sobrevive. El transistor deber estar sobredimensionado, ya que en cortocircuito tiene toda la tensin aplicada al mismo tiempo que la corriente mxima, por lo tanto disipa una gran potencia. En una fuente de laboratorio esto es imprescindible dado que no se sabe en qu momento alguien cometer un error que puede ser fatal para el transistor de paso. En una fuente destinada a una carga especfica y determinada esta precaucin puede no ser necesariaP11: Qu diferencia hay entre una proteccin cross-over y una fold-back?

R: En la proteccin cross-over la corriente de salida llega a un mximo y despus se mantiene a medida que la tensin comienza a bajar al perderse la regulacin. En una proteccin fold-back, en cambio, la corriente comienza a reducirse conforme la tensin de la carga baja, de manera que en un cortocircuito la corriente es bastante menor (tpicamente 3 veces menor). Es mucho ms conveniente cuando se sabe que la fuente puede estar sometida a cortocircuitos o cargas inesperadamente severas, ya que no requiere sobredimensionar tanto el transistor y adems reduce el consumo energtico en situaciones anmalas en lugar de incrementarlo.

P12: Por qu no se usan fuentes positivas para lograr una fuente negativa simplemente tomando como masa el terminal ms positivo?

R: Porque no habra una masa comn entre el circuito de entrada y el de la salida, lo cual hara al circuito propenso a la captacin de ruido

P13: Qu sucede cuando se requiere un alto rendimiento y gran estabilidad?

R: Las fuentes lineales suelen tener rendimientos bastante bajos comparadas con las fuentes conmutadas. La razn es que al variar la tensin de la lnea de alimentacin, la fuente debe absorber todo el incremento de tensin sin por ello reducir la corriente. Las fuentes conmutadas resuelven eso variando la corriente que toman de la fuente a travs de un mtodo de modulacin de ancho de pulso. La disipacin slo se produce durante las conmutaciones, ya que cuando el elemento de paso tiene tensin est cortado, y cuando tiene corriente est saturado, consumiendo en ambos casos muy poco. Como contrapartida, tienen problemas de ripple y de estabilidad de la tensin de salida La idea entonces es poner un prerregulador conmutado que garantice una tensin prcticamente constante en la entrada del regulador lineal, y que ste funcione con la mnima cada (por ejemplo, 3V).http://www.fceia.unr.edu.ar/enica3/biblio.htmA-4.28.1 ELECTRNICA III

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INFORMACIN DE LA CTEDRAPrograma analtico vigente de A-4.28.1 Electrnica IIISistema de evaluacin de A-4.28.1 Electrnica IIIGua de estudio y aprendizajeLa memoria en las carreras de ingeniera (por Alberto Jos Miyara)Consejos prcticos para la resolucin de problemasErrores frecuentes en los exmenes parciales (82 kb)

APUNTES Y MONOGRAFAS DE LA CTEDRAAmplificadores realimentados, edicin 2005 (monografa versin .PDF, 415 kb)Estabilidad de amplificadores realimentados, edicin 2005 (monografa versin .PDF, 319 kb)Rectificacin (monografa versin .PDF, 318 kb)Fuentes reguladas (PREEDICIN) (monografa versin .PDF, 300 kb)Diseo ptimo de un regulador paralelo (nota versin .PDF, 300 kb)Disipacin de potencia (monografa versin .PDF, 250 kb)Parmetros de estabilidad de un regulador de tres terminales (nota versin .PDF, 127 kb)Osciladores senoidales (monografa versin .PDF, 455 kb)Conversores D/A y A/D (monografa versin .PDF, 474 kb)Lazos de fijacin de fase, PLL (monografa versin .PDF, 372 kb)Respuesta en frecuencia (monografa versin .PDF, 304 kb)Introduccin al anlisis frecuencial y al ruido elctrico (monografa versin .PDF, 478 kb)Filtros activos (monografa versin .PDF, 675 kb)

CUESTIONARIOS CONCEPTUALESCuestionario sobre Amplificadores realimentados (versin .PDF, 8 kb)Preguntas frecuentes sobre Amplificadores Realimentados (versin .DOC, 29 kb)Cuestionario sobre Estabilidad de Amplificadores realimentados (versin .PDF, 6 kb)Preguntas frecuentes sobre Estabilidad (versin .DOC, 35 kb)Cuestionario sobre Filtros activos (versin .PDF, 10 kb)Cuestionario sobre Osciladores Senoidales (versin .PDF, 5 kb)Preguntas frecuentes sobre Osciladores Senoidales (versin .DOC, 33 kb)Preguntas frecuentes sobre Fuentes reguladas (versin .DOC, 35 kb)Preguntas frecuentes sobre Ruido (versin .DOC, 28 kb)Preguntas frecuentes sobre Filtros Activos (versin .DOC, 32 kb)

PROBLEMASProblemas sobre Amplificadores realimentados (versin .PDF, 8 kb)Problemas resueltos sobre Amplificadores realimentados (versin .PDF, 341 kb)Problemas resueltos sobre Estabilidad de Amplificadores realimentados (versin .PDF, 1,2 Mb)Problema resuelto sobre Estabilidad (revisin, versin .PDF, 56 kb)Problemas sobre Osciladores (versin .PDF, 189 kb)Problemas resueltos sobre Osciladores (versin .PDF, 299 kb)Problema Propuesto de Fuentes Reguladas(versin .PPT, 264 kb)Problemas sobre Fuentes reguladas (versin .PDF, 341 kb)Problemas sobre Filtros Activos (versin .PDF, 174 kb)Problemas sobre Ruido (versin .PDF, 127 kb)Problemas sobre PLL (versin .htm, 4 kb)Problemas sobre conversores A/D y D/A (versin .PDF, 7 kb)Problemas resueltos sobre conversores D/A y A/D (versin .PDF, 190 kb)

TRABAJOS PRCTICOSSimulacin matemtica y circuital del PLL (versin .pdf, 313 kb)Trabajo Prctico sobre Filtros Activos (versin .DOC, 50 kb)Trabajo Prctico sobre Filtros Activos 2005 (versin .DOC, 50 kb)Trabajo Prctico sobre Lazos de Fijacin de Fase y Filtros Activos (versin .PDF, 65 kb)Trabajo Prctico sobre Realimentacin y Estabilidad (versin .PDF, 77 kb)

EXMENES PARCIALES YA TOMADOSPrimer parcial ao 2000 de Electrnica III (Realimentacin)Segundo parcial ao 2000 de Electrnica III (Estabilidad)Tercer parcial ao 2000 de Electrnica III (Osciladores y PLL)Cuarto parcial ao 2000 de Electrnica III (Fuentes reguladas)Primer parcial ao 2001 de Electrnica III (Realimentacin)Segundo parcial ao 2001 de Electrnica III (Estabilidad)Tercer parcial ao 2002 de Electrnica III (Fuentes reguladas y Conversores)

MATERIAL COMPLEMENTARIO Y ARTCULOS DE INTERSEl AD536: Un conversor de verdadero valor eficaz en continua. Teora de operacin (91 kb)El acelermetro monoltico ADXL05: Un ejemplo de mecatrnica (versin .PDF, 44 kb)PLL Performance, Simulation, and Design (por Dean Banerjee, versin .PDF, 812 kb)Notas de Aplicacin de National Semiconductor (103 kb)Notas de aplicacin de Maxim Integrated ProductsHojas de datos del amplificador operacional LF155Hojas de datos del transitor 2N4123

ltima modificacin:14 de marzo de 2013E-mail: fmiyara@fceia.unr.edu.arArribaDescargar nuevamenteHome