Reguladores de tension
Páginas: 16 (3947 palabras)
Publicado: 6 de octubre de 2010
Tema 11
TEMA 11 Reguladores de tensión
11.1.- Introducción Todos los circuitos electrónicos requieren una o más fuentes de tensión estable de continua. Las fuentes de alimentación sencillas construidas con un transformador, un rectificador y un filtro (fuentes de alimentación no reguladas) no proporcionan una calidad suficiente porque sus tensiones de salida cambian con la corriente quecircula por la carga y con la tensión de la línea, y además presentan una cantidad significativa de rizado a la frecuencia de la red. Por ello, no son generalmente adecuadas para la mayoría de las aplicaciones. En la figura 11.1 se presenta el diagrama de bloques típico de una fuente de alimentación regulada. La entrada es un transformador conectado a la red eléctrica (220V, 50Hz) con objeto dereducir su amplitud. Un rectificador de diodos rectifica la señal la cual es filtrada (generalmente a través de un condensador) para producir una señal de salida DC no regulada. El regulador de tensión proporciona una salida mucho más regulada y estable para alimentar a una carga.
220V(rms) Transformador Rectificador
Filtro
Regulador de tensión
Carga
Figura 11.1. Diagrama de bloques deuna fuente de alimentación regulada.
La función de un regulador de tensión es proporcionar una tensión estable y bien especificada para alimentar otros circuitos a partir de una fuente de alimentación de entrada de poca calidad; después del amplificador operacional, el regulador de tensión es probablemente el circuito integrado más extensamente usado. Además, deben ser capaces de proporcionarcorrientes de salida desde unas cuantas decenas de miliamperios, en el caso de reguladores pequeños, hasta varios amperios, para reguladores grandes. Los reguladores de tensión se clasifican en: a) Reguladores en serie o lineales. Controlan la tensión de salida ajustando continuamente la caída de tensión en un transistor de potencia conectado en serie entre la entrada no regulada y la carga. Puestoque el transistor debe conducir corriente continuamente, opera en su región activa o lineal. Aunque son más sencillos de utilizar que los reguladores de conmutación, tienden a ser muy
I.S.B.N.:84-607-1933-2
Depósito
Legal:SA-138-2001
– 189 –
Electronica Básica para Ingenieros
ineficientes debido a la potencia consumida por el elemento en serie. Su eficiencia es alrededor del 20%y solamente resultan eficaces para baja potencia (< 5 W). b) Reguladores de conmutación. Utilizan un transistor de potencia como conmutador de alta frecuencia, de tal manera que la energía se transfiere desde la entrada a la carga en paquetes discretos. Los pulsos de intensidad se convierten después a una corriente continua mediante un filtro inductivo y capacitivo. Puesto que, cuando opera comoconmutador, el transistor consume menos potencia que en su región lineal, estos reguladores son más eficientes (hasta el 80%) que los lineales; además, son más pequeños y ligeros. Estos reguladores se pueden diseñar para operar directamente sobre la tensión de la red rectificada y filtrada, eliminando la necesidad de utilizar transformadores voluminosos. El precio que se paga por estas ventajas esuna mayor complejidad del circuito y un mayor ruido de rizado. Los reguladores de conmutación se utilizan especialmente en sistemas digitales, donde a menudo es mucho más importante una alta eficiencia y un peso bajo que un rizado de salida pequeño.
La tendencia actual en el diseño de fuentes de alimentación de varias salidas es utilizar reguladores de conmutación para aprovechar sus ventajasy utilizar después reguladores en serie para conseguir tensiones más limpias y mejor reguladas.
Vi Señal de entrada no regulada
Elemento de control
Vo Señal de salida regulada
Amplificador de error Referencia de tensión
Circuito de muestreo
Figura 11.2. Diagrama de bloques de un regulador de tensión lineal.
11.2.- Reguladores de tensión con componentes discretos Un regulador...
TEMA 11 Reguladores de tensión
11.1.- Introducción Todos los circuitos electrónicos requieren una o más fuentes de tensión estable de continua. Las fuentes de alimentación sencillas construidas con un transformador, un rectificador y un filtro (fuentes de alimentación no reguladas) no proporcionan una calidad suficiente porque sus tensiones de salida cambian con la corriente quecircula por la carga y con la tensión de la línea, y además presentan una cantidad significativa de rizado a la frecuencia de la red. Por ello, no son generalmente adecuadas para la mayoría de las aplicaciones. En la figura 11.1 se presenta el diagrama de bloques típico de una fuente de alimentación regulada. La entrada es un transformador conectado a la red eléctrica (220V, 50Hz) con objeto dereducir su amplitud. Un rectificador de diodos rectifica la señal la cual es filtrada (generalmente a través de un condensador) para producir una señal de salida DC no regulada. El regulador de tensión proporciona una salida mucho más regulada y estable para alimentar a una carga.
220V(rms) Transformador Rectificador
Filtro
Regulador de tensión
Carga
Figura 11.1. Diagrama de bloques deuna fuente de alimentación regulada.
La función de un regulador de tensión es proporcionar una tensión estable y bien especificada para alimentar otros circuitos a partir de una fuente de alimentación de entrada de poca calidad; después del amplificador operacional, el regulador de tensión es probablemente el circuito integrado más extensamente usado. Además, deben ser capaces de proporcionarcorrientes de salida desde unas cuantas decenas de miliamperios, en el caso de reguladores pequeños, hasta varios amperios, para reguladores grandes. Los reguladores de tensión se clasifican en: a) Reguladores en serie o lineales. Controlan la tensión de salida ajustando continuamente la caída de tensión en un transistor de potencia conectado en serie entre la entrada no regulada y la carga. Puestoque el transistor debe conducir corriente continuamente, opera en su región activa o lineal. Aunque son más sencillos de utilizar que los reguladores de conmutación, tienden a ser muy
I.S.B.N.:84-607-1933-2
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Legal:SA-138-2001
– 189 –
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ineficientes debido a la potencia consumida por el elemento en serie. Su eficiencia es alrededor del 20%y solamente resultan eficaces para baja potencia (< 5 W). b) Reguladores de conmutación. Utilizan un transistor de potencia como conmutador de alta frecuencia, de tal manera que la energía se transfiere desde la entrada a la carga en paquetes discretos. Los pulsos de intensidad se convierten después a una corriente continua mediante un filtro inductivo y capacitivo. Puesto que, cuando opera comoconmutador, el transistor consume menos potencia que en su región lineal, estos reguladores son más eficientes (hasta el 80%) que los lineales; además, son más pequeños y ligeros. Estos reguladores se pueden diseñar para operar directamente sobre la tensión de la red rectificada y filtrada, eliminando la necesidad de utilizar transformadores voluminosos. El precio que se paga por estas ventajas esuna mayor complejidad del circuito y un mayor ruido de rizado. Los reguladores de conmutación se utilizan especialmente en sistemas digitales, donde a menudo es mucho más importante una alta eficiencia y un peso bajo que un rizado de salida pequeño.
La tendencia actual en el diseño de fuentes de alimentación de varias salidas es utilizar reguladores de conmutación para aprovechar sus ventajasy utilizar después reguladores en serie para conseguir tensiones más limpias y mejor reguladas.
Vi Señal de entrada no regulada
Elemento de control
Vo Señal de salida regulada
Amplificador de error Referencia de tensión
Circuito de muestreo
Figura 11.2. Diagrama de bloques de un regulador de tensión lineal.
11.2.- Reguladores de tensión con componentes discretos Un regulador...
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