Regulador voltaje discreto

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FUENTES DE VOLTAJE REGULADAS
Ioham Leandro Chaparro Martínez – COD 49064502
Resumen—En este laboratorio se mostrará el diseño de un rectificador sin y con limitación de corriente que queda establecida por el diseñador, además se realizará un circuito con un regulador de voltaje integrado que soporte una determinada corriente.

MARCO TEORICO

Los reguladores electrónicos basan su regulaciónen un control electrónico, pueden llevar microprocesador para regular o simplemente un circuito de control que detecta las variaciones del voltaje y hace la corrección a través de relevadores para regular la tensión. Su tiempo de respuesta y velocidad de regulación son rápidos además de ser económicos en comparación a los otros tipos. Sin embargo, los rangos de tensión de entrada son reducidos yla precisión de la tensión de salida es baja de +/- 3% a +/- 5%.

Su diseño propicia que se desconecten para autoprotegerse en condiciones extremas de alta y baja tensión, lo que genera costos de mantenimiento haciendolos equipos de corta duracion. En la mayoría de los casos solo ofrecen regulación en la fase y no en la línea de neutro, se autoprotegen utilizando varistores a la salida paraprovocar un corto circuito y activar su fusible.

Un regulador de tensión eleva o disminuye la corriente para que el voltaje sea estable, es decir, para que el flujo de voltaje llegue a un aparato sin irregularidades. Esto, a diferencia de un "supresor de picos" el cual únicamente evita los sobre voltajes repentinos (picos). Un regulador de voltaje puede o no incluir un supresor de picos.

Medianteun diodo zener se puede efectuar regulación de voltaje existen dos configuraciones serie paralelo.

Los reguladores integrados, normalmente son componentes muy parecidos a los transistores de potencia, suelen tener tres terminales, uno de entrada, un común o masa, y uno de salida, tienen una capacidad de reducción del rizado muy alta y normalmente sólo hay que conectarles un par decondensadores.

La serie más conocida de reguladores integrados es la 78xx y la serie 79xx para tensiones negativas. Los de mayor potencia necesitarán un disipador de calor, este es el principal problema de los reguladores serie lineales tanto discretos como integrados, al estar en serie con la carga las caídas de tensión en sus componentes provocan grandes
disipaciones de potencia. Normalmante estosreguladores no son buenos para aplicaciones de audio por el ruido que pueden introducir en preamplificadores. Para ello es mejor utilizar regulación con componentes discretos o reguladores tipo LDO de bajo ruido.

ANÁLISIS Y RESULTADOS

El siguiente es el esquema del circuito regulador de voltaje:

Su diseño se puede realizar se por medio de cada parte de este esquema empezando con losrequerimientos en este caso 5V salida y 2A de Corriente nominal. Además teniendo en cuenta ciertos criterios de diseño que son los siguientes:

ICONTROL≤0.01 IL
IZ=2 IC4
VCE3=14 Vi
R6=VBE5(corte)/IL
10IB3≤ IR2
10IB4≤ IR4

Estas dos últimas son de la configuración del divisor de voltaje.

Además teniendo en cuenta:

IE=(β+1) IB, para betas pequeños

βIB=IC,

Por otro lado con los betas delos transistores y el Orcad se pueden hallar las Ib a los Vce obtenidos por medio de LKV.

Se tienen los requerimientos iníciales:

VL=10V, IL=2A, Vi=20.9v, se escogió el zener (5.1V @ 20mA)

IE1=2A
VCE1=10.9V
IE1=IC1+IB1
2=1.976+23.255m

VCE2=VCE1-VBE1=10.2 V
IE2=IB1=23.255 mA

VCE4=10+0.7+0.7-5.1=6.3 V
IC4=10 mA, por criterio,

IC3=IB2+IC4=10.095 mA
VCB2=VCE2-VBE2=9.5 VVCE3=5.225 V, por criterio,
VEC3+VR5=9.5 V

VR5=4.275 V
IE3=10.124 mA
R5=422.264 Ω

VR2=VR5-VBE3=4.975 V
VR1=Vi-VR2=15.925 V
10IB3≤ IR2

IR1=IR2+IB3
=295μ+29.092μ=324.092μA

R1=49.137 kΩ
R2=16.864 kΩ

VR4=Vz-VBE4=5.8 V
VR3=4.2 V
IR3=440μ+43.668μ=483.668 μA
10IB4≤ IR4

R3=8.683 kΩ
R4=13.181 kΩ

IR7=20m+IE4=
20m+10.043m=9.957 mA
VR7=15.8 V

R7=1.586 kΩ

Por último la...
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