Ingeniero

ACTIVIDAD 1:

DISEÑO Y SIMULACIÓN DE FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULADA LINEAL CON ELEMENTOS SEMICONDUCTORES DISCRETOS.





La actividad consiste en el diseño y simulación de una fuente de tensión, cuyos parámetros básicos de funcionamiento son:

Tensión de salida ajustable: 5 – 15 Voltios


Corriente máxima de salida: 1 Amperio


Señal de entrada: Tensión alternade red (230 V – 50 Hz)


Temperatura ambiente: > π, el valor del condensador viene dado por:

• Valor del condensador para una carga conectada en paralelo de 17 Ω:

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Normalizando C=13 mF

• Tensión continua de salida en la carga

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Ángulo de apagado:

Ángulo por el cual se invierte la polaridad de los diodos, que es el mismo que para unrectificador de media onda.

θ = π - arctan(ωRC) = π - arctan (2·π·50· 15·13 m) = 90.0º

Ángulo de encendido:
α= 68.4º

• Intensidad de pico por los diodos

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Tensión instantánea de entrada (verde) tensión filtrada (roja),
y corriente en un diodo (amarillo)

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Tensión de rizado ampliada



La tensión de rizado será:


Vr = 19.58 – 18.736 =0.84 V


Aproximadamente igual al valor calculado al principio del ejemplo, que era:


Vr = 0.98 V


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Tensión continua en la carga (verde)

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Ángulos de encendido y apagado


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Ángulo de encendido:

En este caso tenemos el momento en que se produce la carga del condensador que es α + ( = 13.916 ms, que despejando α y traduciendo agrados quedaría:

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Tiempos de conducción de los diodos:

Sabiendo que 20ms son 360º diremos que los tiempos de encendido y apagado para cada pareja de diodos es:

D1-D3

On (tiempo de encendido): 3.916ms = 68.34º
Off (tiempo de apagado): 5.415ms= 91.8º

Los diodos D1 y D3 conducirán desde 70.49 º hasta 97.49º
D2-D4

On (tiempo deencendido): 13.916ms = 250.488º
Off (tiempo de apagado):15.415ms= 277.49º

Los diodos D2 y D4 conducirán desde 250.488º gasta 277.49º

|VARIABLE |VALOR CALCULADO |VALOR SIMULADO |
|Vr |0.98 V |0.84 V |
|Vcc |19.12 V|19.58 V |
|ID,pico |9.1 V |9.891 V |
|α |64.4 º |68.34 º |
|θ |90 º |91.8 º|















1.4. BLOQUE DE REGULACIÓN


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Bloque regulador


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Diseño y cálculos teóricos

• Tensión de referencia: (Diodo zéner y R2)

Como diodo zéner se ha utilizado el diodo 1N4372 con un voltaje de ruptura de 3V.
Según su hoja de características tenemos que polarizarlo con una corriente de 20mA.


• El valor de laresistencia R2 sería:

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Normalizando quedaría, R2 = 820(


• Calculamos la tensión en la base del transistor Q2 que será la tensión de referencia:

VREF = Vb (Q2) =VZ + VBE (Q2) = 3 V + 0.7 V = 3.7 V

• Circuito comparador: (Q2 y R1)

Para el cálculo de la resistencia R1 impondremos que la corriente que pase por esta sea de 1 o 2mA.


Para la menor tensión de salida(5V) tendremos la máxima corriente por R1:


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Para la mayor tensión de salida (15V) tendremos la menor corriente de salida por R1:


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Para R1 tomaremos un valor normalizado de 5.1kΩ


Para el transistor de comparación se ha elegido el transistor bipolar 2N2222 que soporta una corriente máxima de colector de 800mA y una tensión máxima colector emisor de 30...