Fuente digital de voltaje

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OBJETIVO
Aplicar los conocimientos contenidos en la asignatura de Electrónica Digital, adquiridos a lo largo del semestre, al análisis, diseño, construcción y prueba de una fuente digital de voltaje, regulada, variable y que proporcione un voltaje de ±15 V.

INTRODUCCIÓN

PARTES FUNDAMENTALES DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN

Aunque la corriente alterna tiene gran importanciadebido a la facilidad con que se genera y transforma, todos los equipos electrónicos (aquellos compuestos por algún elemento semiconductor), necesitan para su funcionamiento corriente continua. Por ello, para conectar cualquier equipo electrónico, a la red de distribución, necesitamos que cada uno de ellos contenga un sistema denominado fuente de alimentación. Esta se encargará de convertir lacorriente alterna de la red, a corriente continua con características determinadas.

La electrónica digital, cada vez más utilizada, se basa en la ausencia o presencia de un determinado voltaje continuo. Por lo tanto, necesitaremos alimentar el equipo electrónico con un voltaje continuo, necesario para los dispositivos semiconductores.

Hay dos tipos de fuentes de alimentación, laslineales en las que se obtiene un determinado voltaje disipando en un componente electrónico, y las conmutadas, que se basan en trocear mediante interruptores electrónicos un voltaje, a fin de obtener el valor que nos interese (Figura 1).
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Figura 1. Fuente conmutada (izquierda) y fuente lineal (derecha).

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Las partes fundamentales de una fuente de alimentaciónlineal pueden ser cuatro (Figura 2).
Figura 2. Diagrama de bloques de una fuente de alimentación lineal.
Donde:
• El transformador reduce el voltaje de la red y aísla el circuito.
• El rectificador convierte el voltaje alterno senoidal a otro no alterno pulsatorio.
• El filtro deja pasar la componente continua y frena la alterna, atenuando las ondulaciones.
• El estabilizador nospermite obtener a la salida una menor variación de voltaje que a la entrada, compensando también las variaciones de la temperatura.
• El regulador, confundido en ocasiones con el estabilizador, hace la misma función, pero tiene una realimentación de la salida (se toma una muestra de esta), que se compara con una señal de referencia a fin de corregir automáticamente las posibles variaciones en lasalida.

TRANSFORMADOR

El transformador es una maquina estática (sin ninguna parte móvil) formada básicamente por dos devanados (también denominados bobinados) independientes en un mismo circuito magnético. Su función consiste en convertir energía eléctrica de unas características en energía eléctrica de otras, por ejemplo reduciendo el voltaje. Los bobinados son de hilo de cobre esmaltado(para evitar cortocircuitos), denominándose primario al bobinado por donde entra la energía, y secundario al bobinado por donde sale. No obstante el transformador es una maquina reversible, y el primario puede pasar a ser secundario y viceversa.

El circuito magnético común esta formado por un núcleo a base de chapas magnéticas (aleación de acero y silicio al 4%) apiladas para evitarperdidas por histéresis y corrientes parásitas de Foucault.

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Figura 3. Funcionamiento del transformador.
No obstante el transformador a pesar de ser una máquina con un rendimiento muy elevado tiene pérdidas en los conductores (ley de Joule) y en el circuito magnético. Las primeras son variables según el consumo (intensidad por los conductores), mientras que las segundas son constantespara un voltaje determinado, pero en cualquier caso producen un calentamiento del transformador.

El funcionamiento como se ve en la Figura 3, consiste en que al conectar el devanado primario a una fuente alterna, se induce en este un flujo magnético alterno, que circula por el núcleo magnético. Este flujo corta a los conductores del devanado secundario, induciendo en estos (según la...
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