fuente no regulada

FUENTES NO REGULADAS

1. INTRODUCCION

Las fuentes no reguladas, cuya circuitería básica se muestra en la Figura 1, incluyen un transformador, un rectificador (por lo general tipo puente) y un filtro (que en el caso de las fuentes en el rango de voltajes y potencias bajas es puramente capacitivo). Con estos componentes aplican un voltaje y suministran una cantidad de corriente a una carga.Cuando las fuentes no reguladas son el primer bloque de las fuentes reguladas, la carga es el regulador.

Figura 1. Circuito básico de una fuente no regulada con transformador ideal.

El voltaje en la carga (que coincide con el del condensador), tiene la forma de onda presentada en la Figura 2. En esta figura están identificados el voltaje máximo (Vmax), el voltaje mínimo (Vmin), el tiempo t0,el período T de la forma de onda sinusoidal de entrada y fracciones del mismo (como por ejemplo T/4).

Figura 2. Forma de onda del voltaje sobre el condensador y la carga

Los voltajes Vmax y Vmin están relacionados mediante la expresión:

Vmin = Vmax sen t0
El voltaje de rizado se define como:
Vr = Vmax – Vmin = V
Y el factor de rizado se expresa como:

Fr = x 100% = x100%

2. ANALISIS DEL FUNCIONAMIENTO CON TRANSFORMADOR IDEAL.

Este es un circuito no lineal en el que podemos identificar dos intervalos de operación diferentes:
El intervalo A, durante el cual conducen dos de los diodos y el condensador se carga hasta alcanzar el valor Vmax, lo cual en estado estacionario ocurre entre t0 y T/4.
El intervalo B, en el que debido a la disminución del voltajeen el ánodo de los diodos que se encontraban en conducción, éstos dejan de conducir y el condensador es el único elemento que suministra corriente a la carga, por lo cual su voltaje disminuye hasta el valor Vmin, a partir del cual el voltaje en ascenso de la señal de entrada rectificada permite nuevamente la conducción de los diodos. Este intervalo ocurre entre T/4 y (T/2 + t0).

El análisismatemático de estos intervalos nos permite establecer las ecuaciones a partir de las cuales podemos determinar los valores adecuados para los distintos componentes de las fuentes no reguladas.

2.1 Intervalo de no conducción de los diodos

Comencemos por el intervalo B, suponiendo que durante dicho intervalo la corriente suministrada a la carga permanece constante. La relación fundamental entrela corriente y el voltaje de los condensadores es:

Suponiendo que la variación de voltaje es lineal y la corriente de carga permanece constante, esta ecuación se puede escribir como:

Donde V = Vmax – Vmin y t = T/4 + t0.

Durante el proceso de diseño de una fuente no regulada, nos suministran como datos la máxima corriente de carga Imax, el voltaje máximo que alcanza elcondensador, Vmax, y el factor de rizado a partir del cual podemos calcular Vmin y t0, por lo que el condensador adecuado está dado por la relación:

Para simplificar los cálculos, numerosos autores aproximan t a T/2, lo cual da lugar a un condensador mayor que el mínimo necesario para asegurar el rizado deseado.

Ahora bien, si estamos realizando el análisis de un circuito dado, los datos conocidosson la corriente máxima de carga Imax, el voltaje máximo que alcanza el condensador Vmax, y el valor del condensador C. En este caso tenemos que calcular Vmin y t0, relacionados mediante la primera ecuación. Haciendo las mismas suposiciones que para el caso de diseño, ahora tenemos que resolver la siguiente ecuación:


Esta es una ecuación trascendental, ya que la incógnita t0 se encuentra dentrode una función seno en uno de los términos. Se puede resolver aplicando cualquier método apropiado, como aproximaciones sucesivas, pero puede hallarse también una solución aproximada para Vmin haciendo t = T/2. En este caso Vmin es:



Dado que t es mayor que el valor real, Vmin va a ser menor que su valor real, es decir, el rizado obtenido mediante esta expresión es mayor que el real....