Diseño de Fuente 5.1v
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8/17/2019 Diseño de Fuente 5.1v
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DEPARTAMENTO DE SISTEMAS ELECTRÓNICOS
ASIGNATURA ELÉCTRÓNICA IProfesora: ING. MONICA PATRICIA MARGARITA MEDINA ANDRADE
ALUMNOS:
Luis Tapia
Daniela Pereira
!"# $ SANGOL%U&
Dise'o (e )uen*e re+ula(ora (e *ensi,n:1. OBJETIVOS.
• Diseñar una fuente reguladora de tensión utilizando el conocimientoaprendido en clases.
• Transformar una señal de corriente alterna del toma corrientes a unaseñal de tensión constante.
• Obtener todos los elementos necesarios con sus especicacionespara armar el diseño propuesto.
• Alimentar a un circuito Digital sin que la tensión de alimentacióndisminuya.
. MARCO TEORICO
Fuentes de alimentación
Es el dispositivo que convierte la corriente alterna !A"# en una o varias
corrientes continuas !!"# que alimentan los distintos circuitos del aparato
electrónico al que se conectan.
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Aparato_electr%C3%B3nicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna
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$ara %acer dic%a conversión se necesitan los siguientes componentes&
Transfor-a(or (e en*ra(a:
' (educe la tensión de red ))*'+)*v" a otra tensión adecuada.
' Traba,a con corrientes alternas por lo que la tensión de entrada ser-alterna y la de salida tambin.' /a tensión de salida del transformador depende de la tensión de
entrada y del n0mero de espiras de primario y secundario
V 1=V
2(
N 1
N 2
)
Donde 1+ y 1) son el n0mero de espiras del primario y secundario
' $or el primario y el secundario pasan corrientes distintas# la relación
de corrientes tambin depende de la relación de espiras pero al
revs# de la siguiente forma&
I 2= I 1 ( N 1 N 2 )
Donde 2+ e 2) son las corrientes de primario y secundario respectivamente.
Re*i/a(or (e (io(os
3e encarga de convertir la tensión alterna que sale del transformador en
tensión continua.
El recticador se conecta despus del transformador# por lo tanto le entra
tensión alterna y tendr- que sacar tensión continua# es decir# un polo
positivo y otro negativo&
Cirui*o Re*i/a(or
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Es un circuito que permite convertir una señal alterna en una continua. Esto
se realiza utilizando diodos recticadores
/os circuitos recticadores pueden ser de 4edia Onda (4O" y de Onda
!ompleta (O!" de acuerdo a la necesidad.
' 3i se quiere eliminar la parte negativa o positiva de una señal alternase utilizar- un circuito (ecticador de 4edia Onda
' En cambio el (ecticador de onda completa (O!" es un circuitoempleado para convertir una señal de corriente alterna de entrada5i" en corriente continua de salida 5o" pulsante. A diferenciadel recticador de media onda# en este caso# la parte negativa de laseñal se convierte en positiva o bien la parte positiva de la señal seconvertir- en negativa# seg0n se necesite una señal positiva onegativa de corriente continua.
)il*ro
Es un circuito que se forma gracias a la asociación de un diodo con un
capacitor# el cual ltra el rizado para dar como resultado una señal de
corriente continua# donde la tensión no var6a en el tiempo pr-cticamente# la
diferencia con el circuito recticador es que aqu6 se añade un capacitor. As6
como en los circuitos recticadores# en los circuitos ltro tambin e7iste
ltros capacitivos de media onda y onda completa.
)a*or (e Ri0a(o:
RO
RM
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_de_media_ondahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_continuahttp://es.wikipedia.org/wiki/Rectificador_de_media_onda
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Es una medida o dato indicativo de la pureza de la tensión continua
de salida del recticador. Tambin es llamado 8uctuación o ripple. Es
la pequeña componente de alterna que queda tras recticarse una
señal a corriente continua. El rizado puede reducirse mediante un
ltro condensador.
3e dene como&
r= V r
V DC =
1
2√ 3 fCR
Re+ula(or
DIODO 1ENER
Es un diodo de unión p'n pero traba,a en la zona de ruptura de la tensión en
polarización inversa. Es un regulador de tensión# es decir mantiene la
tensión de salida constante .
a. Efe*o 1ener.
El efecto zener se basa en la aplicación de tensiones inversas que
originan# debido a la caracter6stica constitución de los mismos# fuertes
campos elctricos que causan la rotura de los enlaces entre los -tomos
de,ando as6 electrones libres capaces de establecer la conducción. Al
aplicar una tensión inversa pequeña a un diodo# circula una corriente
cuyo valor es muy pequeño y que est- formada por %uecos y electrones
generados trmicamente. 3in embargo al aumentar %asta cierto valor la
tensión inversa# se produce una ruptura espontanea de los enlaces
covalentes de los -tomos pró7imos a la unión $ 1. /a ruptura de dic%os
enlaces genera pares electrón ' %ueco y se produce as6 un aumento
notable de la corriente. Esta acción es el efecto zener propiamente dic%o.
El efecto 9ener se da para tensiones de ruptura mayores a :'; voltios
2. Efe*o A3alan4a.
Este efecto ocurre con tensiones inversas elevadas en una unión p'n#
los electrones libres se aceleran a velocidades tan altas que son capacesde desalo,ar a los electrones de valencia. !uando se produce esta
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situación# los electrones de valencia se convierten en electrones libres
que desalo,an a otros electrones de valencia.
El aumento de la tensión inversa %ace que el campo elctrico interno
acelere e7cesivamente a los electrones libres los cuales c%ocan contra
los enlaces covalentes y arrancan nuevos electrones y estos a su vezrepiten el proceso# resultando un incremento de corriente.
5. C6lulo (e las )or-ulas a u*ili0ar:
V DC
V DC =V op−V rpp
2
Vrpp=Vc=
1
c ∫0
T /2
idt
Vrpp=Vc=1
c∫0
T /2
I DC dt
Vrpp=Vc= I DC
c ∫
0
T /2
dt
Vrpp=Vc= I DC
2c ∙ T
Vrpp=Vc= I DC
2c ∙1
f
Vrpp=Vc= I DC
2cf
rppC V V =
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fC
I V V
V V V
DC rp DC
rpp
rp DC
4
2
−=
−=
!on
R
V I OC DC =
( ) fCR
rp
DC
DC op
DC
op DC
V V
fCRV V
fCR
V V V
4
11
4
11
4
+=
+=
−=
7r-s:
222
DC RMS rms V V V −=
!on
0
= DC V
RMS rms V V =
!on
dt V T
V r T
RMS
22/
0
2 1 ∫ =
rp
rp
r V t
T
V V +−=
4
-
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32
6
23
2
24
4
38
16
2
8
3
16
8161
41
2
2
2
2
32
2/
0
2
2
32
2
2
2
2
22/
0
2
2/
0
2
rp
rms
rp
rp
rp
T
rp
rp
rprpT
rp
rpT
rms
V V
T
T
V
T T T
T
V
T
T
T
T
T
T
V
t T
t
T
t
T
V
dt V t T
V t
T
V
T
dt V t T
V
T V
=
=
+−=
+−
∗=
+−=
+−=
+−=
∫
∫
4. Diseño del Circuito:
Dio(o 1ener:
Da*os:
I zmax=189mA
I zmin=178
10=18 .9mA
R zmin=7Ω
V z=5.1v
)uen*e (e ali-en*ai,n:
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V p¿V rms=120 v rms
V p2=12.1 vrms
CALCULO DEV ¿
V p¿=V p √ 2
V p¿=12.1√ 2=17 ,1v
5alor e7perimental&
Vp¿=17V
An6lisis (e Errores:
5olta,es 5( .+5E7perime
ntal
+>5
E=|
valor teórico−valor experimental
valor teórico
|∗100
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E =|17.1−1717.1 |∗100
E =0.58
De acuerdo a los datos obtenidos se pudo concluir que tienen
un margen de error aceptable del 0.58 %.
Voltae pico delcapacitor
V opCap=V ¿−2Vr
V opCap=17.1−2(0.6)=15.84 v
5alor e7perimental&
V opCap=15.2V
An6lisis (e Errores:
5olta,es 5(
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R*min= 5.1
189mA
R*min=30 Ω
Cn valor Teórico real de la resistencia m6nima del diodo.
$ero traba,ando con la especicación del Diodo traba,aremos en la peor
condición de su resistencia m6nima.
R*min=7 Ω
Rs=62Ω # !alculado previamente.
E8ui3alenia (e la ar+a Cone*a(a en paralelo en el apai*or:
EL (io(o 1ENER *iene una resis*enia -9ni-a -6;i-a por lo 8ueproe(e-os a alular la resis*enia e8ui3alen*e (el on
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Como: R !"ax# $
3e levanta la indeterminación dividiendo al denominador y al numerador
para R !"ax &
Rc= R s+( 7 ∙307+30 ) Rc=62Ω+5.67Ω
Rc=67.68Ω
Cirui*o E8ui3alen*e:
Con es*e (a*o a po(re-os o2*ener el 3alor (e nues*ro apai*or8ue sopor*ara a (i4a ar+a -6;i-a:
r=Vrms
Vdc
r= Vrp
√ 3Vdc
r= Vrpp
4 √ 3Vdc
r= Idc
4 √ 3 fC+Vdc
r= Idc
4 √ 3 fC+R +Idc
r= 1
4 √ 3 ,C R c
C = 1
4√ 3 Rc r
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C = 1
4√ 3(60 -z)(67.68)(0.01)
C =3478 ,
Co-erial-en*e enon*ra-os el apai*or (e 55!! por lo 8ue
lo u*ili0are-os en el (ise'o proe(e-os a alular el nue3o fa*or(e ri0a(o:
r= 1
4 √ 3 ,C Rc
r= 1
4 √ 3 (60 -z)(67 .68 Ω)(3300 )
r=0.0103
Por lo ual el fa*or (e ri0a(o se enuen*ra (en*ro (e un -ar+enaep*a2le.
7alor e;peri-en*al:
r=V rms
V DC
7ol*a
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V rms=0.117V
7ol*a
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relativamente un poco más alto se debe al manejo de valores
sumamente pequeos.
Cirui*o Dise'a(o:
Don(e R ! Pue(e 3ariar (es(e los 5 > en a(elan*e:
Si-ulaiones:
!ara R !=1 /
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!ara R !=100Ω
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)uniona-ien*o (e la fuen*e ali-en*an(o un irui*o Di+i*al:
Dise'o (el irui*o Di+i*al:
E/ circuito realiza una suma de dos n0meros de ; bits a complemento a dos#
el circuito cuenta con ; diodos /edGs# +@ resistencias# ) circuitos integrados
y dos dipsHitc%.
)uen*e ali-en*an(o al irui*o sin nin+?n le( enen(i(o:
An6lisis (e Errores:
5olta,eEsperado ?.+E7perimenta
l&
?.)+
E =|valor teórico−valor experimentalvalor teórico |∗100
E =
|5.1−5.27
5.1
|∗100
E =3 .3
De acuerdo a los datos obtenidos se pudo concluir que tienen
un margen de error aceptable del "." %.
)uen*e ali-en*an(o al irui*o on la -i*a( (e los (io(os le(@senen(i(o 5 (io(os Le(@sB:
-
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An6lisis (e Errores:
5olta,eEsperado ?.+E7perimenta
l&
?.+>
E =|valor teórico−valor experimentalvalor teórico |∗100
E =|5.1−5.175.1 |∗100 E =1.37
De acuerdo a los datos obtenidos se pudo concluir que tienen
un margen de error aceptable del #."7 %.
)uen*e ali-en*an(o al irui*o on *o(os los (io(os le(@s enen(i(o
(io(os Le(@sB:
-
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An6lisis (e Errores:
5olta,e
Esperado ?.+E7perimenta
l&
?.*:
E =|valor teórico−valor experimentalva lor teórico |∗100
E =|5.1−5.045.1 |∗100 E =1.17
De acuerdo a los datos obtenidos se pudo concluir que tienen
un margen de error aceptable del #.#7 %.5. Conclusiones:
• La fuente reguladora de tensión, es diseñada para ciertas condiciones que deben
cumplirse, por lo que al momento de su utiliación se debe indicar todos los par!metros
para que esta pueda funcionar correctamente"
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