APORTES TRABAJO FINAL

Presentado a:

Jairo Luis Gutirrez

Presentado por:

John Alexander Rubio Chavez

CC 74185810

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A

DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS,

TECNOLOGIA E INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA

ELECTRONICA BASICA

LA FUENTE DE ALIMENTACIN La mayor parte de los circuitos electrnicos prcticos trabajan a

partir de un voltaje de alimentacin de CC. Este ltimo puede ser

suministrado, por ejemplo, por una batera. Las bateras ofrecen

varias ventajas, siendo la ms importante su naturaleza porttil.

Sin embargo, existen situaciones en las cuales el uso de bateras

puede resultar muy costoso. En estos casos, debe recurrirse al

uso de fuentes de alimentacin, las cuales operan desde la red

pblica de corriente alterna AC y proporcionan voltajes de

corriente continua CC ms econmicos, estables y potentes.

Figura No. 1 Estructura de una fuente de alimentacin Una fuente de alimentacin, en general, tiene la estructura

mostrada en la figura 1:

El voltaje de AC de entrada, proveniente de la red pblica, se aplica a un transformador, el cual se encarga de reducir su valor, por ejemplo, de 120VAC a 12VAC para adaptarlo a las necesidades de la carga. El voltaje de AC, obtenido en el devanado secundario o de salida del transformador, alimenta entonces un circuito rectificador, el cual se encarga de convertirlo en un voltaje de CC pulsante. Este ltimo, aunque ya tiene una polaridad +/- definida, presenta notables variaciones de amplitud, las cuales deben ser filtradas para conseguir un voltaje de CC uniforme, Esta funcin la hace un filtro, conformado generalmente por uno o ms condensadores.

El voltaje de salida del filtro puede aplicarse a la carga en forma

directa o a travs de un regulador Zener. Este ltimo es un

circuito electrnico que se encarga de mantener constante el

voltaje sobre la carga, independientemente de las variaciones en

el voltaje de entrada o de la corriente demandada por la carga.

Las fuentes provistas de regulador se denominan fuentes

reguladas.

El elemento final de cualquier fuente de alimentacin es la carga, es decir el componente o circuito que recibe la potencia de CC. Suponga que trabaja para una compaa que disea, prueba, fabrica y comercializa varios instrumentos electrnicos, incluyendo fuentes de alimentacin de CC. Su primera asignacin es, desarrollar y probar en el simulador PSpice Student 9.1 (o cualquier otro simulador) una fuente de alimentacin rectificada por puente de diodos y regulada por diodo Zener con base en el conocimiento que ha adquirido hasta ahora. La Fuente de Alimentacin debe satisfacer las siguientes especificaciones: Corriente de carga sin regular (Max): 40mA Corriente de carga regulada: 10mA Voltaje de salida regulado 4.7V CC

Nota: Tenga en cuenta que en PSpice no se cuenta con el

transformador por esta razn utilice el smbolo VSIN,

asumindolo como el devanado secundario (Vsec) y este entrega

un valor de 12VAC Pico a una frecuencia de 60Hz.

INTRODUCCION

Los circuitos rectificadores pueden ser positivos o negativos, de

acuerdo a la porcin de la seal que aparezca a la salida. Estos

circuitos tienen por objetivo lograr un nivel promedio de la seal

de salida diferente de cero, esta salida a su vez al ser pasada

por un filtro se convierte en una seal muy similar a una variable

continua que si por ltimo es regulada,

El siguiente circuito permite aprovechar al mximo la seal senoidal de entrada, puesto que presenta en la carga un nivel de tensin de igual polaridad para ambos semiciclos, esto es, salen dos semiciclos positivos o dos semiciclos negativos, lo cual se traduce en un nivel promedio de la seal de valor mayor que el circuito rectificador de media onda.

Existen dos tipos de rectificadores de onda completa. Si la salida se toma a travs del secundario del transformador, entonces pueden ser:

Rectificador de onda completa con tap central.

Rectificador de onda completa tipo puente.

FASE 1 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE Conociendo que el voltaje del devanado secundario es de 12VAC Pico se inicia el diseo del circuito rectificador de onda completa tipo puente. Dada las Formulas Relacionadas al Rectificador de Onda

Completa tipo puente:

( )

( ) ( )

Definiciones:

Vrms (sec): Valor eficaz del voltaje del secundario. VProm (sec): Valor promedio del voltaje del secundario. VP (Sal): Valor pico de salida. PIV: Voltaje de Pico Inverso.

1.1 Complete luego de los clculos la siguiente tabla:

Vrms = VP / 2 VProm = 2VP / VP (Sec) = VP (Sal) + 1.4V

Vrms = 12V/ 2 VProm = 2 (12v) / VP (Sal) = VP (Sec) -1.4V

Vrms = 8.48 VProm = 7.63v VP (Sal) = 12v 1.4v

VP (Sal) = 10.6v

PIV = VP (Sal) + 0.7V Vcd= 2(vp 1.4 ) /

PIV = 10.6v + 0.7V Vcd= 2( 12 1.4 ) /

PIV = 11.3v Vcd= 6.74v

Vrms(sec) Vprom(sec) Vp(sal) PIV

8.49V 7.64V 10.6V 9.9V

1.2 Qu es el Valor Promedio, Pico, Pico a Pico y RMS de una onda sinodal?

Valor RMS

El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que

produce el mismo efecto de disipacin de calor que su

equivalente de voltaje o corriente directa

VOLTAJE PICO El voltaje pico se puede definir como el mximo voltaje en un medio ciclo de una onda sinodal por lo tanto una onda sinodal de voltaje puede llegar a tener dos voltajes de pico uno positivo y otro negativo valor pico-pico es 2 x Valor pico

Valor promedio

El valor medio en una tensin o corriente alterna es la media

aritmtica de todos los valores instantneos de tensin (o

corriente), medidos en un cierto intervalo de tiempo.

VRMS = VPICO x 0.707

VPICO = VRMS / 0.707

VPR = VPICO x 0.636

VRMS = VPR x 1.11

VPR = VRMS x 0.9

FASE 2 FILTRADO CON CAPACITOR

2.1 Teniendo en cuenta la informacin anterior y recordando que la mxima corriente que debe manejar nuestra fuente es 40mA. Encuentre el valor del condensador para lograr una tensin de rizado de 0.5 VPP. Dada la formula Vrpp = IL / f C despejando C quedara: C = I / Vrpp * Fsal C = 40Ma / 0.5vpp * (2 * 60Hz) C = 0.666 F O 666 mf

2.2 El condensador se carga aproximadamente al valor pico de

la salida del rectificador tipo puente VP (Sal) teniendo el valor de

la corriente 40mA por ley de Ohm se conoce valor de Rc y de

este modo se logra calcular un valor aproximado de la constante

de tiempo Rc C complete la siguiente tabla:

Por ley de Ohm deducimos RC entonces:

Rc = VP (Sal) / IL

Rc = 10.6 V / 0.04A

Rc = 265

Ahora la constante de tiempo est definida por:

Tc = Rc * C

Tc = 265 * 0.666

Tc = 176.49ms

Ahora el periodo de la seal de entrada es

T= 1 / F

T= 1 / 60Hz

T= 16.6 ms

2.3 Se cumple la condicin de que TC debe ser al menos 10

veces mayor a T?

R= Si

FASE 3 REGULADOR ZENER

En este punto del diseo de la fuente alimentacin regulada se debe elegir un diodo Zener cuyo valor de Voltaje Zener sea aprox al valor de tensin que se desea mantener constante a la carga en este caso 4.7V CC a 10mA.

Dadas las Formulas:

Pz = VzIz

Izmx = Pz / Vz

Izmn = Izmx 0,15

RSmn = (VS VZ) / Izmx

RSmx = (VS - VZ) / (Izmn + IRL)

RS = (RSmn + RSmx) / 2

RSmn

Definiciones:

VS: Valor de la fuente de tensin no regulada

VZ: Voltaje Zener (parmetro en hoja del fabricante)

PZmx: Potencia mxima soportada por el Zener (parmetro en hoja del fabricante)

PZ: Potencia disipada por el Zener

IZ: Corriente en el Zener

RS: Valor ptimo para el resistor limitador de corriente

RSmn: Mnimo valor para el resistor limitador de corriente

RSmx: Mximo valor para el resistor limitador de corriente

RL: Carga

RZ: Resistencia del Zener

IRL: Corriente necesitada en la carga

IZmn: Corriente Mnima Zener

IZmx: Corriente Mxima soportada por el Zener (parmetro en hoja del fabricante)

IS: Corriente en el resistor limitado

IZmx = 75 Ma VS = 10.6v

VZ = 4.7v IRL = 10 Ma

RSmn = (VS VZ) / Izmx IRL = VL / RL

Izmn = Izmx 0,15

RSmn = (10.6 -4.7v) / 75Ma RL = VL/ IRL

Izmn = 75 mA*0,15

RSmn = 78 RL = 4.7v / 10Ma

Izmn = 11.25 mA

RL = 470

RSmx = (VS - VZ) / (Izmn + IRL)

RSmx = ( 10.6 4.7v) / (11.25 + 10Ma)

RSmx = 277

RS = (RSmn + RSmx) / 2 IS = (VS - VZ) / RS

RS = ( 78 + 277 ) / 2 IS = ( 10.6v- 4.7v) / 177.5

RS = 177.5 IS = 33mA

IZ = IS IRL Pz = VzIz

IZ = 33mA - 10mA Pz = 4.7 * 23mA

IZ = 23 mA Pz = 108.1 mW

Completar luego de los clculos La siguiente Tabla:

Rs RL Is Iz Pz

172 470 33.14mA 23.14mA 108mW

4.2 Grafique las corrientes como se indica en el circuito mostrado en la siguiente figura:

BIBLIOGRAFIA

http://www.buenastareas.com/ensayos/Laboratorio-De-Fisica/1325180.html

Plataforma virtual electrnica bsica.

http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7881/mod_resource/content/1/Capitulo_3_-_Circuitos_con_diodos_Diodos_zener.pdf