Reguladores de voltaje y disipadores de calor

REGULADORES DE TENSIÓN Y DISIPADORES DE CALOR

Alvaro Javier Perez Zarate
Cod.90010357909

PhD. Ivaldo Torres Chavez
Profesor

UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
Pamplona, Norte de Santander
27/mayo/10
INTRODUCCIÓN
Todo circuito electrónico contiene alguna forma de alimentación eléctrica, y estos reguladores integrados proveen una solución sencilla a este problema. Ya sea que nuestro circuito sealimente directamente de la red eléctrica de 110/220V o que lo haga a partir de pilas o baterías, generalmente es necesario contar con una etapa encargada de proveer un voltaje adecuado, y constante en el tiempo. Existen muchas maneras de lograr un voltaje estable, pero en general utilizan varios componentes discretos, lo que redunda en un costo elevado, un diseño más complicado, y circuitos másgrandes. La alternativa es utilizar algún regulador de tensión integrado, disponibles para casi todos los voltajes que podamos imaginar, y para corrientes desde unas pocas centésimas de Amper hasta varios amperes. Los reguladores de voltaje no serían capases soportar largas jornadas de trabajo funcionando sometidos a distintos voltajes y corrientes sin ayuda de los disipadores de calor, sabemosque al someter un elemento a corrientes elevados habrá potencia que se manifiesta en forma de calor este efecto es llamado efecto Joule en honor a su descubridor James Prescott Joule. Esto hace que el disipador sea un complemento ideal para el buen funcionamiento del circuito.
REGULADORES DE VOLTAJE.
Dentro de los reguladores de voltaje con salida fija, se encuentran los pertenecientes a lafamilia LM78xx, donde “xx” es el voltaje de la salida. Estos son 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18 y 24V, entregando una corriente máxima de 1 Amper y soporta consumos pico de hasta 2.2 Amperes. Poseen protección contra sobrecargas térmicas y contra cortocircuitos, que desconectan el regulador en caso de que su temperatura de juntura supere los 125°C.
Los LM78xx son reguladores de salida positiva, mientrasque la familia LM79xx son para voltajes equivalentes pero con salida negativa. Así, un LM7805 es capaz de entregar 5 voltios positivos, y un LM7912 entregara 9 voltios negativos.
La capsula que los contiene es una TO-220 (fig.), igual a la de muchos transistores de mediana potencia. Para alcanzar la corriente máxima de 1 Amper es necesario dotarlo de un disipador de calor adecuado, sin él soloobtendremos una fracción de esta corriente antes de que el regulador alcance su temperatura máxima y se desconecte.

fig.1 (encapsulado TO 220)
La potencia además depende de la tensión de entrada, por ejemplo, si tenemos un LM7812, cuya tensión de salida es de 12v, con una tensión de entrada de digamos 25v, y una carga en su salida de 0,5A, multiplicando la diferencia entre la tensiónde entrada y la tensión de salida por la corriente que circulara por la carga nos da los vatios que va a tener que soportar el integrado:

(Vint - Vout) x Iout = (25 - 12) x 0.5 = 6.5W
En cuanto a esta potencia se refiere, la tensión de entrada es un factor muy importante, ya que debe ser superior en unos 3 voltios a la tensión de salida (es el mínimo recomendado por el fabricante), pero todo elexceso debe ser eliminado en forma de calor. Si en el ejemplo anterior en lugar de entrar con 25 volts solo usamos 15V (los 12V de la salida más el margen de 3V sugerido) la potencia disipada es mucho menor:

(Vint - Vout) x Iout = (15 - 12) x 0.5 = 1.5W.
En la figura 2 vemos la disposición de pines de estos reguladores. Es diferente según se trate de un 78xx o un 79xx. En el caso de losprimeros, el pin 1 corresponde a la entrada (input), el pin 2 es el punto común (common) y el pin3 es el correspondiente a la salida (output). En el caso de los reguladores negativos, el pin 1 y el pin 2 intercambian sus funciones, siendo el primero el correspondiente al punto común, y el segundo la entrada. Es importante recordar esto al momento de conectarlos, ya que es posible que se destruyan si...