Reguladores de tensión

Electrónica. Coeficiente de temperatura. Voltaje de referencia. Reguladores lineales en serie, monolítico, de conmutación, tipo buck y boost. Circuito en bloque

  • Enviado por: Ronald A Rubio S
  • Idioma: castellano
  • País: Venezuela Venezuela
  • 24 páginas
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Reguladores de tensión

Un regulador tiene como función mantener la tensión de salida “Vo” en un valor predeterminado, sobre el rango esperado de corriente de carga, independientemente de las variaciones de la corriente de la carga, la tensión de entrada al regulador Vi y la temperatura T.

Si se quisiera plasmar un regulador en un diagrama de bloques lo más próximo a lograrlo en líneas generales seria lo siguiente:

'Reguladores de tensión'

Cada uno de estos bloques serán explicados posteriormente, antes se quiso hablar de los parámetros más importantes que caracterizan un regulador de tensión; estos son la regulación de carga, la regulación de línea y el coeficiente de temperatura.

Regulación de carga

Es el cambio de tensión de salida para un cambio específico de la corriente de carga, manteniendo constantes la tensión de entrad y la temperatura, la formula general es:

REG-CARGA (%) = (Vo, cargamin - Vo, cargamáx) x 100% / (Vo, cargamin); donde Vo, cargamin es la tensión de salida con carga mínima (tensión nominal) y Vo, cargamáx es la tensión de salida con carga máxima.

Regulación de línea

Es el cambio en la tensión de salida para un cambio dado a la tensión de entrada, manteniendo constantes la corriente de salida y la temperatura la formula general es:

REG-LINEA (%) = "Vo / ("Vi x Vo) x 100%; donde "Vo es el cambio en la tensión de salida para un cambio en la entrad "Vi y vo es la tensión nominal de salida. La regulación de línea es comparable a otras especificaciones como el rechazo al ripple o a la regulación de entrada

Coeficiente de temperatura

Es el cambio promedio en la tensión de salida para cada 1º Celsius de cambio en la temperatura del regulador, usualmente se especifica como:

T.C. (% / º C) = +/- (Vomáx - Vomin) / (Vo ref. x Tmáx -Tmin) x 100%

Siendo Vomáx la tensión de salida a la máxima temperatura especificada Tmáx, Vomin la tensión de salida a la temperatura mínima Tmin y Vo ref. la tensión nominal de salida especificada a un temperatura predeterminada, en la mayoría de los casos 25º C.

Como se dijo un regulador de tensión está constituido por una serie de bloques funcionales que permiten estabilizar la tensión de salida, el diagrama que se mostró antes está formado por referencia, circuito de muestreo , amplificador de error y un elemento de control, en teoría una variación de la tensión de salida Vo es detectada por el amplificador de error al comparar la referencia de tensión y el circuito de muestreo, este amplificador opera sobre el elementote control en serie para restaurar la Vo. Antes de adentrarnos en el tema se debe hacer mención de algunas de estos bloques constituyentes de un regulador en serie.

Voltaje de referencia: esto constituye una parte fundamental de los reguladores de tensión al proporcionar una tensión de continua, muy precisa y estable con la temperatura y con el tiempo, para minimizar los errores debidos al autocalentamiento, las referencias de tensión proporcionan una corriente de salida moderada, típicamente en el orden de unos pocos miliamperios, están referencias están basadas en diodos zener y transistores bipolares o de salto de banda,

Un diodo zener es el dispositivo mas barato y simple para obtener una tensión de referencia más o menos estable, sin embargo, hay que adaptarse a los valores de tensiones zener presentes en el mercado, además estos presentan fuertes deriva térmica y el ruido de avalancha es muy elevado; estas limitaciones pueden ser resueltas en parte co0n la ayuda de un amplificador operacional, resultando un circuito con características de autorregulación. Ejemplo de esta mejora lo constituye el siguiente circuito.

'Reguladores de tensión'

Existen circuitos integrados monolíticos con características similares a la estructura anterior como el REF102 de Burr-Brown que proporcionan una tensión de referencia de tensión de 10 V compensado térmicamente que utiliza un diodo Zener de Vz = 8.2 V, la corriente máxima de salida es de 10mA su estructura interna es lago similar a lo siguiente:

'Reguladores de tensión'

Reguladores lineales en serie. Estos 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. Puesto que el transistor debe conducir corriente continuamente, opera en su región activa o lineal, esto ocasiona que este tipo de reguladores sea muy poco eficiente pues existe en todo momento una potencia consumida por su elemento en serie, esta eficiencia está alrededor de 20%, y su utilidad se ve limitada a potencias menores de 5W. Un regulador e serie básico es el que se muestra a continuación.

'Reguladores de tensión'

Si hacemos un pequeño análisis de este circuito tenemos que el transistor es la etapa de control y RL es la carga , la corriente dela carga IL es igual a la corriente de emisor IE; siendo esta la suma de la corriente de colector y de base ,el diodo zener se alimenta a través de la resistencia R suministrando una tensión constante de referencia a la base del transistor, al aumentar la corriente consumida por la carga IL; la tensión VL sube e incrementa el valor de VBE pues la tension del zener se mantendrá constante llevando el emisor a un potencial más positivo con respecto a la base por tanto la polaridad directa base-emisor se reduce y la corriente de colector disminuye, disminuyendo así la corriente de carga IL. Es de notar que el aumento de la corriente IL corresponde al efecto de control que logrará disminuirla, existiendo entonces un efecto de compensación o de regulación. El circuito detector de error, en este regulador, actúa por la característica base-emisor del circuito, y el mismo transistor hace las veces de amplificador de error.

Otro ejemplo de un regulador lineal lo establece el circuito que se muestra a continuación

'Reguladores de tensión'

El elemento de paso lo constituye el transistor , cuya base es gobernada desde el amplificador de error o Amplificador Operacional , a este llega un a señal de referencia , proveniente del diodo zener y una muestra de la tensión de salida tomada desde el divisor de tensión constituido por las resistencias R1 y R2 , haciendo la consideración de idealidad del Amp. Operacional, la tensión de salida viene dada por la expresión: Vo = Vref (1 + R1/R2) independientemente del valor de la resistencia de carga.

La potencia disipada en el elemento de paso puede ser considerable, especialmente con grandes corrientes, o con grandes diferencias de tensión entrada-salida. Así, la potencia disipada en el elemento de paso viene dada por

Preg = (Vi x Ii) - (Vo x Io); como Ii = IQ + Io y siendo Io >>> IQ por tanto Ii"Io Preg " Io (Vi - Vo)

Esta potencia puede ser destructiva, especialmente durante un cortocircuito en la salida del regulador. La eficiencia de conversión de potencia será:

 = Po/Pi = (Vo x Io)/ (Vi x Io) = Vo/ Vi

Para obtener eficiencias de conversión mas cercanas al 100% es necesario que Vi sea muy cercana a Vo, siendo esto casi imposible, especialmente para Vo pequeñas, pues el elemento lineal debe estar activo y mantener una tensión Vce cercana a los 2 voltios como mínimo, es decir para una tensión regulada de 5V se necesitaría de otra tensión de 7 V mínimo a la entrada.

Existen muchas otras topologías circuitales de reguladores transistorizados lineales, y si nos referimos a los más básicos tenemos los siguientes circuitos:

'Reguladores de tensión'

Reguladores de tensión monolíticos

Estos comprenden una gran variedad de circuitos integrados, contienen una referencia de tensión, un amplificador-comparador de error, dispositivos de control y circuiteria de protección, todo ello en un simple circuito monolítico .proporcionan una tensión de salida fija positiva, fija negativa o ajustable a través de potenciómetros.

CIRCUITO EN BLOQUE DEL REGULADOR INTEGRADO.-

FUNCIÓN DE CADA BLOQUE

CIRCUITO DE ARRANQUE:

Es un circuito de protección que inhibe la salida del regulador cuando la tensión de entrada no supera a lo menos en dos voltios a la tensión nominal de salida

GENERADOR DE CORRIENTE:

Proporciona una corriente constante a la etapa de referencia, independiente de la entrada y de la salida

ETAPA DE REFERENCIA:

Mantiene una tensión constante entre sus extremos, enviándola al amplificador de error

AMPLIFICADOR DE ERROR:

Compara la tensión de referencia con una tensión de muestra que proviene del divisor de tensión de la salida, el resultado es amplificado y enviado a la etapa de control

ETAPA DE CONTROL:

Recibe la señal proveniente del amplificador de error con la cual varía su caída de tensión interna en función de dicha señal.-Es el elemento que soporta la diferencia de tensión entre Vi y Vo nominal

PROTECCIÓN TÉRMICA:

Es un circuito de protección contra cortocircuitos; si la corriente de salida supera cierto nivel, desconecta automáticamente el elemento de control, interrumpiendo la corriente de salida

PROTECCIÓN DE SOBRECARGA:

Protege el elemento de control cuando el regulador se desconecta, permitiendo el paso de la corriente inversa que de otra forma dañaría a dicho elemento

Cabe mencionar que uno de los primeros reguladores monolíticos fue el A723 introducido en la década de los 60, se consolidó como un estándar industrial, comercializado por los principales fabricantes de circuitos integrados, se caracteriza por proporcionar una corriente de 150mA sin transistor externo, una regulación de línea de 0.02% y una regulación de carga de 0.03%, tiene la capacidad de funcionar en configuración serie, paralelo, flotante o conmutada, proporcionando tensión positiva o negativa.

Reguladores de tensión fija de tres terminales

Estos tienen un terminal para la entrada no regulada, la salida regulada y la tierra o común y están ajustados a proporcionar una tensión de salida constante tal como +5, +15 ó -12. En el universo de componentes y presentaciones de este tipo destacan la serie A78XX positivos o 79XX negativos de Fairchild .los dos últimos dígitos indicados con XX nos indican la tensión de salida. Las versiones de baja potencia son accesibles en encapsulados de plástico y las de mayor potencias en encapsulados tipo TO-03 y TO-220 metálicos con corrientes de salida superiores a 1 A. Otros ejemplos de reguladores son el LM340 y LM320 de la National Semiconductor, serie MC79XX de Motorola y el LT1003 de Linear Technology que proporciona 5V y 5A

A continuación está expuesta una tabla con los diferentes tipos de reguladores de tensión 78XX y 79XX

Tipos

Tensión de salida

Intensidad máx. de salida

Tensión mín. de entrada

Tensión máx. de entrada

7805

5V

Sin letra intermedia =1A

Con L intermedia =100mA

Con M intermedia =500mA

Con H intermedia =5A

8V

35V

7806

6V

9V

35V

7808

8V

11V

35V

7812

12V

15V

35V

7815

15V

18V

35V

7818

18V

21V

35V

7824

24V

27V

35V

79XX

los mismos que arriba

pero negativos

los mismos que arriba

pero negativos

Para reconocer la intensidad máxima que ofrece cada integrado hay que ver si contiene alguna letra entre medias de la nomenclatura ( 78? XX). Ej. 78H12, esta nomenclatura significa que ofrece una tensión fija de 12 V a una intensidad máxima de 5A.

Si se quiere incrementar la corriente de salida de un regulador monolítico de esta serie se puede implementar el siguiente circuito, en el se adiciona un transistor al esquema básico de conexión de este tipo de reguladores, este permite ampliar el rango de Io o corriente de salida.

Una mejora del circuito anterior lo constituye el siguiente esquema en donde se adiciona un elemento de protección contra cortocircuito. Este tipo de aplicación se le llama Fuente de Alimentación estabilizada y Cortocircuitable. Esto quiere decir que si por algún accidente o cualquier fallo se cortocircuita la salida a masa, el circuito deja de funcionar (no ofrece intensidad) hasta que se descortocircuite, así nos evitaremos el sobrecalentamiento y estropeado de los transistores y del integrado. 

Reguladores de tensión ajustable de tres terminales

Los reguladores de ajustables de tres terminales permiten ajustar la tensión de salida a partir de resistencias externas conectadas al terminal denominado ADJUSTMENT o ADJ. Uno de los más utilizados es el LM317 (positivo) y el LM337 (negativo) de la National Semiconductor capaces de proporcionar hasta 1.5 A de corriente de salida, otros ejemplos de estos reguladores son el LM338 de la misma fabrica cuya corriente alcanza hasta 5 A, LT1038 de Linear Technology y LM896 de 10 A de salida

El LM317 posee una tensión de referencia interna del tipo “bangap” que proporciona una Vref = 1.25 V entre los terminales de salida y de ajuste y está polarizado por una fuente de corriente estable Iadj = 65 A.

Un ejemplo de una aplicación típica de este integrado es el siguiente circuito.

Si se analiza un poco el circuito se comprueba que: Vo = Vref (1 + R2/R1) + Iadj x R2; si consideramos que la corriente Iadj es despreciable frente a la corriente que circula por R1 y R2 entonces:

Vo = Vref (1+ R2/R1)

Variando R2 la tensión de salida Vo puede ser ajustada a cualquier valor del rango 'Reguladores de tensión'
.

Los reguladores de tensión duales conocidos como “dual tracking regulators” proporcionan doble salida idóneas para alimentar operacionales, convertidores y otros dispositivos que necesiten de dos tensiones de igual magnitud y polaridad opuesta que mantenga su simetría para los diferentes requerimientos de la carga, un circuito capaz de proporcionar esto es el RC4195 de Raytheon que tiene una Vo = +/-15V, incluso hay un regulador de estas características que además es ajustable es el RC4194

Regulador no disipativo en serie o regulador de conmutación

En este caso el elemento de paso es un interruptor representado por un transistor que pasa de su estado de corte a saturación, este transistor convierte la tensión DC no regulada de entrada en tensión AC, de la cual se obtiene el valor medio a través de un filtro LC. En este tipo de regulador la tensión de salida se controla mediante la modulación del ancho de banda de los pulsos de la señal en la entrada del filtro.

'Reguladores de tensión'

Este diagrama de bloques trata de esquematizar de manera muy simple un regulador de conmutación, La mayor ventaja del circuito de conmutación es la eficiencia del circuito, derivada de que el elemento de paso opera sólo en corte o saturación. La eficiencia de conversión se aproxima al 85% ó 90%. La disipación de potencia es considerablemente menor que la correspondiente a un regulador lineal, además los reguladores de conmutación pueden generar tensiones de salida mayores que la entrada no regulada y tensiones de salida de polaridad opuesta a la entrada. Otra ventaja que tienen las fuentes de alimentación conmutadas es que pueden conectar directamente la tensión de la línea rectificada y filtrada, si que sea necesario un transformador de potencia de alterna, dando lugar a las fuentes conmutadas conectadas a la línea (line-powered switching supplies). El resultado es una fuente de continua pequeña, ligera y además funcionan a menor temperatura debido a su mayor eficiencia, por estas razones las fuentes conmutadas se utilizan casi universalmente en computadores y en instrumentos portátiles. Los principales problemas que tienen las fuentes conmutadas son el ruido de conmutación presente en la salida y el costo. Como se dijo antes en estos reguladores un transistor que funciona como conmutador aplica periódicamente toda la tensión no regulada a una autoinducción durante intervalos cortos. La corriente de la autoinducción crece durante cada pulso, almacenando energía (1/2LI2) que se transfiere a un filtro capacitivo a la salida. Igual que en los reguladores lineales, se compara la salida con una tensión de referencia, pero en los reguladores de conmutación la salida se controla cambiando la anchura de pulso de un oscilador en vez de controlando linealmente la tensión de base.

La parte fundamental de un regulador de conmutación es un oscilador PWM (modulación por anchura de pulsos) en donde la anchura de pulso es controlada por tensión. La salida del PWM conmuta un transistor entre corte y saturación, con ciclo útil que se controla con la diferencia entre la tensión de realimentación y la tensión de referencia.

Este esquema sirve para explicar la regulación por modulación de pulsos, aquí básicamente si VR2 Vref, el ciclo útil de PWM disminuye hasta que VR2= Vref ; por el contrario; si VR2 Vref, el ciclo útil del PWM aumenta. Por tanto, el voltaje de salida es proporcional al ciclo útil del PWM. Frecuencias típicas para el PWM están en el rango de 1Khz a 200Khz, debido a las altas frecuencias que se utilizan los componentes del filtro pueden ser relativamente pequeños y aun así consiguen una excelente reducción del rizado. La mayoría de os reguladores de conmutación modernos emplean FETs VMOS y DMOS de potencia como elemento de conmutación para conseguir una mayor velocidad de operación.

Hay dos configuraciones básicas para los reguladores de conmutación

  • El regulador tipo buck o step-down

  • El regulador tipo boost o step-up

Regulador tipo Buck

Es el regulador más empleado dentro de la categoría de los reguladores de conmutación, en el la tensión de entrada debe ser mayor que la tensión de salida

Circuito ejemplo de regulador tipo buck

Formas de onda de la corriente de la inductancia y voltaje del PWM

En condiciones normales de operación la corriente por la bobina del filtro no cesa nunca, sin embargo, la presencia de una inductancia en un circuito de conmutación siempre produce picos de tensión y corriente que pueden alcanzar valores destructivos para otros elementos, especialmente para el transistor, el diodo colocado en paralelo a la salida sirve para ofrecer un camino a la corriente que fluye por el inductor , cuando el transistor se desconecta, dado que los transitorios ocurren en tiempos infinitamente pequeños se debe usar un diodo de respuesta rápida o free wheeling.

Para los circuitos monolíticos de estas características tenemos el max638 de Maxim que permite obtener una tensión de salida fija de +5V o una tensión positiva ajustable mediante un divisor de tensión externo. Tiene oscilador que funciona a la frecuencia constante de 65Khz y el amplificador de error controla, de acuerdo con la tensión de salida, la aplicación o no de la salida del oscilador al MOS de control. Con este circuito se consigue un 85% de eficiencia, independientemente de la tensión de entrada.

Otro ejemplo de estos circuitos integrados lo constituye el LM3524 de la National Semiconductor, a continuación se describe un poco su esquema circuital

CIRCUITO EN BLOQUE DEL LM-3524.-

Características generales

El rango de tensión en modo común del amplificador de error se ha elevó a 5 V eliminando la necesidad del divisor resistivo de la tensión de referencia.

El integrado LM3524 presenta su línea de alimentación aislada de la tensión interna del chip, de esta forma se previene la generación del pulso, en amplitud y frecuencia. También a frecuencias altas (300KHz) como máximo, se ha mejoró el rendimiento de un 44% a un 35% máximo.-

Este chip presenta la característica de ser sincronizado en forma exterior, por el pin 3.

Funcionamiento

1.-El bloque del regulador de referencia suministra una tensión constante de 5V en el pin 16, tensión que puede servir de referencia para que operen los elementos de comparación, donde además alimenta los circuitos internos.

2.-El bloque oscilador que genera el pulso, presenta una frecuencia que depende de RT y CT, pines 6 y 7 respectivamente.

La señal diente de sierra obtenida en el pin 7, también es aplicada a la entrada no inversora del comparador.

3.-Por otra parte, la salida de este bloque presenta una señal cuadrada de frecuencia constante, la cual es aplicada a los flip-flop internos como a las compuertas de salida,

4.-Los flip-flop cambian la salida por cada flanco ascendente de la entrada, donde las salidas de los flip-flop Q y Q negada son aplicadas a las entradas de las compuertas NOR, lo que a su ves permite que cambien de estado los transistores de salida A y B que funcionan en conmutación.

5.- El comparador, es un amplificador operacional con dos entradas, donde en la entrada inversora se tiene presente una tensión continua de referencia llamada compensación. La otra entrada tiene presente la señal diente de sierra. La salida del comparador tendrá un nivel alto cuando la tensión de la señal diente de sierra sea mayor que la tensión de referencia (compensación), cuando ocurra lo contrario, el comparador presentará en su salida un nivel bajo. Dichos niveles del comparador provocaran cambios de estado en el flip-flop R-S.

6.- Las compuertas NOR entregarán una salida baja, cuando cualquiera de sus entradas se encuentre en un nivel alto. Su salida será alta, solamente cuando todas las entradas sean bajas o presenten un nivel 0. Un circuito práctico en donde se emplea este circuito integrado es el siguiente:

Características generales

El circuito mostrado regula 5 Voltios en la salida, para una corriente de carga de 1 A. y una frecuencia de señal de 20 Khz. El transistor Q1 es el encargado de regular el voltaje en la salida funcionando en conmutación, mientras el circuito integrado lo controla por la base modulando el pulso generado por el mismo. El pulso rectangular ingresa o es acoplado a la base de Q2 por medio de los diodos. La modulación se provoca según la muestra que se toma en la salida por medio del divisor de tensión formado por R1 y R2 que se lleva a la entrada inversora del amplificador de error, mientras que en la entrada no inversora se presenta una tensión de referencia dada por el divisor resistivo formado por R4 y R5. Otra característica de este regulador es su eficiencia que corresponde al 80% y presentándose en su salida un rizado de 20 mV p-p. Y siendo su ciclo útil del 90%.La tensión de salida se puede determinar en forma general por:

Reguladores tipo Boost

Este tipo de reguladores guarda mucha relación con el tipo bucking, en este caso la tensión de salida es mayor que la tensión de entrada. Cuando la tensión Vi excede la tensión Vo, la regulación cesa y la tensión de salida sigue a la entrada. Cuando el conmutador en este caso el transistor está cerrado (“on”), la corriente por el inductor se incrementa, almacenando energía en el campo magnético, cuando el transistor se abre (“off”) la energía es transferida, vía rectificador a la carga, almacenándose en el condensador, a diferencia del tipo buck, el transistor sólo maneja la parte variable de la tensión de salida. Ahora bien la única ventaja de los reguladores tipo back respecto a los lineales es su alta eficiencia sin embargo, los reguladores boosting si que ofrecen una ventaja adicional cuando se necesita una tensión de salida mayor que la entrada no regulada. Los reguladores de conmutación de baja potencia pueden generar tensiones de alimentación de +15V de un amplificador operacional a partir de la batería de +12V, u ejemplo típico de un regulador de estas características es el MAX633 y el inversor MAX637 de Maxim

Para analizar más detalladamente el funcionamiento de los reguladores tipo step-up emplearemos otro esquema circuital

Formas de onda de la corriente de inductor y el voltaje del nodo A

Funcionamiento

Para este circuito, Q1 se encuentra en conmutación en forma alternada, se aplica la tensión de entrada Vi a través de la bobina L1 a la carga, durante el tiempo t (on), el transistor Q1 se encuentra en conducción o saturado, y la energía entregada por Vi se almacena en la bobina L1, el diodo D1 se encuentra con polarización inversa, la corriente en la resistencia de carga RL es debido a la energía acumulada en el condensador C. Cuando Q1 es llevado a la posición t (off) la tensión en la bobina se hace positiva y el diodo conduce, entregándose la energía acumulada en la bobina L1 a la carga RL, a través del diodo D1. El condensador C se carga en el tiempo t (off).

Introducción

Todos los circuitos electrónicos requieren una o más fuentes de tensión estable de corriente continua. Las fuentes de alimentación sencillas construidas a partir de un transformador, un rectificador y un filtro, también llamadas fuentes no reguladas no proporcionan una calidad suficiente porque sus tensiones de salida cambian con la corriente que circula por la carga y con la tensión de la línea , y además presenta una cantidad significativa de rizado a la frecuencia de la red, por ello no son generalmente adecuadas para la mayoría de las aplicaciones.

Un estabilizador de tensión es un circuito simple capaz de mantener la tensión en los bornes de la carga constante la tensión de alimentación y el suministro de corriente varían en proporciones considerables, utilizando la característica no lineal de algún componente.

La función de un regulador de voltaje es proporcionar una tensión estable y bien especificada para alimentar otros circuitos a partir de una fuente de alimentación de entrad de poca calidad; después del amplificador operacional, el regulador de tensión es posiblemente el circuito integrado mas ampliamente usado. Además deben ser capaces de proporcionar corrientes de salida desde unas cuantas decenas de miliamperios en el caso de reguladores pequeños, y de varios amperios, para reguladores grandes.

De igual forma un regulador de tensión puede ensamblarse de muy distintas maneras, usando diferentes cantidades y variedad de componentes. El universo de los reguladores empleados en las fuentes AC/DC pueden clasificarse en dos grandes grupos, reguladores serie y reguladores paralelo , ahora bien el norte de este trabajo está dirigido al estudio de los reguladores serie y cabe destacar que este grupo de estabilizadores de tensión se subdividen en disipativos o lineales, no disipativos o conmutados y por ultimo los reguladores serie de control de fase, que viene a ser, de ellos , el menos empleado, en este regulador, dos ondas cuadradas se suman a través de la conexión serie de dos arrollados secundarios de un transformador de pulsos, la onda obtenida se rectifica y filtra posteriormente, este tipo de regulador es poco efectivo, además de costoso y difícil de llevar a cabo debido a lo difícil que resulta para adquirir este tipo de transformadores, por ello haremos énfasis en los reguladores serie lineales y conmutados, los primeros son aquellos que controlan la tensión de salida ajustando la caída de tensión en un transistor de potencia conectado en serie entre la entrada no regulada y la carga, en su acción el circuito regula corriente que circula por la carga para mantener constante la tensión de salida, mientras que los reguladores conmutados son los que utilizan un transistor de potencia como conmutador de alta frecuencia , de tal manera que la energía se transfiere desde la entrad a la carga en paquetes discretos, los pulsos de intensidad se convierten después a una corriente continua mediante un filtro inductivo y capacitivo, es de acotar que la tendencia actual de diseño de fuentes de alimentación de varias salidas es utilizar reguladores de conmutación pues dado su alta eficiencia tienen menor perdida de potencia en su accionar y utilizar después reguladores en serie lineales para conseguir tensiones más limpias y mejor reguladas.

Conclusiones

  • Los reguladores lineales ofrecen simplicidad y bajo costo para potencias por debajo de 25W, además de ello nos brindan una estupenda regulación de línea y de carga (0.1%), pequeños rizados y rápidos tiempos de respuesta que están por debajo de los 20s, todo esto a cambio de la necesidad imperiosa de utilizar transformadores de aislamiento de baja frecuencia (60Hz), de las elevadas pérdidas y del bajo rendimiento (30 a 50 %) y densidad de potencia (0.5W/in3).

  • Los reguladores conmutados nos brindan un alto rendimiento debido a la condición de conmutación de su transistor de potencia (60-90%), tiene mayor tolerancia a las variaciones de línea, una gran densidad de potencia (15 W/in3), y un tamaño reducido, sin embargo nos presenta mayor grado de complejidad, tiene grandes interferencias electromagnéticas, regulación de carga y de línea muy pobres y un alto nivel de rizado y ruido.

  • Los reguladores conmutados tienen un “híbrido” llamado regulador tipo “buck-bust” en donde la tensión de salida viene dada por la razon de descarga de la bobina (V =L di/dt) , esto nos dice que descargas rápidas producen tensiones de salida mayores que las de entradas ,y descargas lentas producen tensiones de salida menores , por tanto Vo puede llegar a ser mayor o menor que Vi.

  • Los reguladores fijos de tres terminales son fáciles de usar , no necesitan componentes externos , su operación es confiable , sin embargo no pueden ser ajustados con precisión , a menos se provea de un circuito para ello, las protecciones no pueden ajustarse, es decir los lites de corrientes y temperaturas no están bajo control del usuario

  • Los reguladores lineales de tres terminales necesitan de dos o mas capacitares externos para evitar oscilaciones

  • Los reguladores ajustables son benignos en la posibilidad de obtener una variedad casi infinita de de tensiones de salida gracias a que su realimentación y muestreo se realizan externamente. Si embargo las corrientes de salida son excesivamente bajas pues están por debajo de 200 mA .

  • Se anexa una tabla comparativa de las características eléctricas entregadas por los fabricantes de los reguladores mas usados.

CODIGO

REEM.

NTE

CARACT.

Vo.

Io MÁX

Vi MÍN

Vi MÁX

PD.

W.

CAPS.

LM-7805

NTE-960

I.C. POS.

5,0V.

1,0 A.-

7,0 V.-

35 V.-

15.-

TO-220

LM-7812

NTE-1914

I.C. POS.

12 V.

1,5 A.-

14,1V.-

35 V.-

15.-

TO-3.-

LM-7918

NTE-959

I.C. NEG.

18 V.

1,0 A.-

-20V.-

-35V.-

15.-

TO-220

LM-317

NTE-956

IC.POS.AJ.

1,2-37V

1,5 A.-

3,7V.-

40V.-

15.-

TO-220

LM-338

NTE-935

IC.POS.AJ.

1,2-32V

5,0 A.

2,45V.-

35V.-

50.-

TO-3.-

Bibliografía

  • Electrónica Básica para Ingenieros; recopilación de la Universidad de Valle, Santiago de Cali, Dpto. Valle del Cauca, Colombia www.univalle.edu.co

  • Introducción a los reguladores de Tensión,

PROF, MANUELLE MEIRELLES

E.T.I Joaquín Avellan. 1998

  • Apuntes de Electrónica“; Reguladores de Tensión.

Asignatura: Electrónica II

www.rincondelvago.com

  • “Fuentes de alimentación estabilizadas”

www.maxwellelectronica,com

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