Unidad I

Unidad I
Conceptos y características generales de las fuentes de
alimentación
Objetivo.
El propósito de esta sección es presentar al estudiante un estudio práctico sobre el
criterio de diseño de una fuente de alimentación y etapa de regulación de voltaje.

Objetivos específicos.
(a) Que el estudiante aprenda la importancia de una fuente de alimentación.
(b) Utilice los parámetros decomportamiento de una fuente de alimentación no
regulada para un diseño óptimo.
(c) Análisis y diseño de una fuente de alimentación no regulada con carga.
(d) Análisis y diseño de una fuente de alimentación regulada con diodo zener.

Electrónica Lineal

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Contenido.
Sección 1

Tipos de fuentes de alimentación

1.1 Fuente de alimentación de voltaje individual
1.2 Fuente de alimentación de voltaje bipolarSección 2

Parámetros típicos de una fuente de alimentación

2.1 Componente de voltaje directo (CD)
2.2 Componente de voltaje alterno (CA)
2.3 Variaciones en el voltaje de carga
Sección 3

Criterios de diseño de una fuente de alimentación

3.1 Selección del transformador
3.2 Etapa de rectificación
3.3 Etapa de filtrado
Ejemplo 3.1
Sección 4

Regulador de voltaje con diodo zener

4.1 Criterios dediseño para un regulador de voltaje
Ejemplo 4.1

Electrónica Lineal

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1. Tipos de fuentes de alimentación
La mayor parte de los dispositivos electrónicos requieren voltajes de CD para operar.
Las baterías son útiles en dispositivos de baja potencia o portátiles; pero el tiempo de
operación es limitado. La fuente de alimentación disponible más fácil deobtener es el
contacto de pared de 120V de CA a 60Hz. El circuito que convierte este voltaje de CA
en un voltaje de CD se denomina fuente de alimentación de voltaje.
1.1 Fuente de alimentación de voltaje individual
Una fuente de alimentación de voltaje individual que se ilustra en figura 1.1, consiste en
primer lugar de un transformador para reducir el voltaje en el contacto de pared de
120V de CAa un valor más bajo de CA equivalente al utilizado por dispositivos
electrónicos. El voltaje reducido proveniente del transformador se da en términos de
valor RMS. El siguiente componente para la construcción de una fuente de alimentación
consiste en convertir el voltaje reducido del transformador de CA en un voltaje pulsante
de CD, correspondiente a una rectificación de onda completa. Esteproceso se consigue
con un arreglo de diodos de silicio.
Por otra parte, el voltaje de CD pulsante no es CD pura, de modo que se coloca un
capacitor de filtrado como carga parcial al arreglo de diodos. Este capacitor suaviza los
pulsos obtenidos del rectificador de onda completa y se produce un voltaje de CD casi
puro. El voltaje del capacitor tiene como función suministrar potencia a la carga, y este
asu vez cambia conforme se modifica la corriente de carga en la fuente de alimentación
de figura 1.1.

Fig. 1.1. Circuito de una fuente de alimentación de voltaje individual

1.2 Fuente de alimentación de voltaje bipolar
Muchos dispositivos electrónicos necesitan ser energizados por fuentes de alimentación
de voltaje positivo (+) y negativo (-), como los amplificadores operacionales. Estosvoltajes se deben medir con respecto a una tercera terminal común (conocida como
tierra). Para obtener un voltaje positivo y negativo, se requiere un devanado secundario
con derivación central, como se observa en figura 1.2.

Electrónica Lineal

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Fig. 1.2. Circuito de una fuente de alimentación de voltaje bipolar

2. Parámetros típicos de una fuente de alimentación
Como se mencionó anteriormente, laseñal pulsante obtenida del rectificador de onda
completa no es CD pura, sino que está compuesta de armónicos. El contenido de
armónicos de una señal con rectificación se puede estudiar con series de FOURIER, con
el propósito de conocer las componentes de su composición. En figura 2.1 se observa la
representación grafica de una señal rectificada en onda completa y su serie de
FOURIER asociada....