Regulador De Tension

UDI. Vargas Michael. Regulador de tensión

1

Regulador de tensión Vargas Barrios Michael Steven [email protected] Universitaria de investigación-UDI Bucaramanga, Colombia

Resumen— Un regulador tiene como función mantener la

III.

REGULADOR LINEAL SERIE

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. Índice de Términos—Amplificador operacional, Darlington, Electrónica I, regulador, MOSFET, Fig. 1.0 Diagrama de bloques del regulador lineal

I.INTRODUCCIÓN

Los reguladores permiten mantener el voltaje de la salida fijo independiente de las variaciones de carga o ondulación de la entrada (ripple). Las características se especifican a través del porcentaje de regulación. Los reguladores pueden ser tipo serie o paralelo, con o sin realimentación. Los reguladores de voltaje pueden ser implementados usando componentes discretos e integrados. Los elementos mas importantes del regulador seran la referencia, basada en un zener, usada para fijar la salida y el transistor regulador que permite· proveer la corriente. En este caso se desean a la salida del circuito 12V. II.

En la siguiente figura vemos una aplicación con un regulador lineal serie. Se establece una tensión de referencia mediante un diodo zener. La tensión de salida es atenuada por un divisor de tensión y comparada con la de referencia del zener. Si esta tensión es mas alta que la de referencia el amplificador de error reduce la corriente de excitación para el transistor. Inversamente si la salida reduce su tensión el amplificador aumenta su excitación al transistor para que la conducción de este aumente.

REGULACIÓN ELECTRÓNICA DE TENSIÓN

Hay dos clases de reguladores electrónicos: Los reguladores lineales - Donde el elemento de control se varía de modo directamente proporcional a la tensión de línea o a la corriente de carga. Los reguladores de conmutación - Donde el elemento de control es conectado y desconectado de modo proporcional a las variaciones de línea o de carga.

Fig. 1.1 Circuito con Amplificador de Error

IV.

REGULADOR LINEAL PARALELO

UDI. Vargas Michael. Regulador de tensión

Fig. 2.0 Diagrama de bloques del regulador lineal paralelo

2

    

seguidores de tensión de ganancia unidad amplificadores no inversores amplificadores inversores integradores diferenciadores

En la siguiente figura vemos un regulador lineal paralelo (Shunt). El funcionamiento es similar al anterior ejemplo excepto que el elemento de control esta en paralelo con la carga de salida. Cuando la corriente de la carga varía, el transistor de control varia su resistencia de modo contrario al de la carga así de esta forma la resistencia en combinación en paralelo se mantiene constante. De esta forma se mantiene constante la corriente que circula por Rs.

Fig. 5.0 Configuraciones de un amplificador operacional

En este caso, se utilizo el circuito como diferenciador.

Fig. 2.1 Circuito con corriente constante

V. SIMULACIÓN La simulación se realizó en ISIS Proteus, teniendo como referencia nuestra parte teórica y los diagramas de bloques mencionados con anterioridad. Usando un amplificador operacional de propósito general como el UA741, ya que: - No requiere compensación en frecuencia. - Está protegido contra cortocircuitos. - Tiene capacidad para anular el voltaje de offset. - Posee un alto rango de tensión en modo común y voltaje. -Voltaje máximo de entrada 44V APLICACIONES Este circuito integrado tiene muy diversas aplicaciones, utilizándose más usualmente en:

Fig. 5.1 Voltaje Zener

Siendo VZ el voltaje zener, conociendo el funcionamiento básico del zener se realizó el siguiente circuito.

UDI. Vargas Michael. Regulador de tensión

3

Q1

RV1

7

99%

U1

3 6

+12.0

2 Fig.5.1.1 Reguladores con zener

Volts

4 1 5

Q1

R2

7

R1 BAT1

U1

3 6

24V

D1

4 1 5

2

Fig. 5.3 Amplifcación con transistor

Fig. 5.2 Simulación Amp. Error o diferenciador

Los valores para las resistencias son las siguientes:  R1=4.7kOhmios  R2=1kOhmio  RV1=10kOhmios  Se utilizó un diodo zener de 12V / 1W En este circuito, el OA actúa como amplificador de error comparando la tensión de referencia (VREF) obtenida a partir de una referencia de tensión con la obtenida a través de la red de realimentación formada por un RV1 y R2. El diodo zener le entrega una referencia de voltaje para controlar a transistor Q1 el que funciona en configuración serie. RV1 potenciometro usado vara ajustar Vo. Por el se realimenta una muestra del Vo, y en caso de que este voltaje de muestra iguale al voltaje de entrada , la señal en la base de Q1 sera de la mitad del Vin. En el caso de que varie el Vo, el Ampli. Oper. Se encarga de mantener una fuente de voltaje a nivel deseada. Al simular el circuito y ponerle una carga como un

UDI. Vargas Michael. Regulador de tensión

4

Q1 IRFZ44N

motor de corriente continua que funciona a 12v, este género una caída de tensión con respecto a la salida del circuito, debido a la exigencia en corriente que tiene el motor.

7

100%

U1

RV1 10k

3 6 Fig. 5.5 Prueba de salida estable con MOSFET

2.Configuracion Darlington

4 1 5

2

+5.47

UA741

Volts

Q2

TIP41

Q1 TIP41

7

100%

U1

RV1 10k

3 6 2

Para evitar la caida de tension debido a la falta de corriente suministrada a los motores, se hayaron dos soluciones 100% funcional las cuales son:

Fig. 5.6 Prueba salida estable con configuracion Darlington

4 1 5

Fig. 5.4 Prueba salidad inestable a 5.47v

UA741 VI.

RESULTADOS OBTENIDOS

Se montó el circuito diseñado en la simulación con un voltaje de entrada de 38V, obteniendo a la salida 12V fijos y estables. 1.

Reemplazar el BJT por un MOSFET

UDI. Vargas Michael. Regulador de tensión

VII.

CONCLUSION

Cuando en la carga se requiere una ondulación extremadamente baja o cuando el voltaje de salida debe ser constante con grandes variaciones de la tensión de entrada y la corriente de la carga, se utiliza un amplificador de bucle cerrado para regular la alimentación. REFERENCIAS [1] [2] [3] [4]

http://fuentelectronica.webnode.es/circuitos/conamplificador-operacional/ http://electronica-electronics.com/fuentes/Reguladoresde-tension.html http://www.unicrom.com/Tut_regulacion_voltaje_serie.as p http://www.unicrom.com/Tut_ReguladoresTransistorizado s.asp VIII.

AUTORES

Michael Steven Vargas Barrios. Nacido en Ibagué, Tolima, el 17 de febrero de 1997. Egresado de la Institución Educativa Andrés Páez de Sotomayor e inicio estudios en la Universidad de Investigación y desarrollo-UDI- en el programa de ingeniería electrónica, y actualmente curso el tercer semestre. Su experiencia en la robótica educativa incluye desde la utilización en la plataforma VEX y sus eventos en Colombia y el área metropolitana de Bucaramanga que se inició desde la educación media. Sus campos de interés son la robótica, programación y la participación en eventos de electrónica.

5