Elaboración de Fuente de Alimentación Bipolar

(Simétrica) Variable de 1.2v a 22.4v

Luis A. May-Rejón1, Manuel Gutiérrez-Gutiérrez

2

1Ingeniería Mecatrónica.

2Ingeniería Electrónica. Dependencia Académica de Ingeniería y

Tecnología. Universidad Autónoma del Carmen. Ciudad del Carmen, Campeche, México.

Resumen

Este trabajo se presenta la fabricación teórica y práctica de una fuente de alimentación

bipolar regulable. Se describen los conceptos básicos de dispositivos electrónicos y su

aplicación en la fuente, de la misma manera, se explica las partes que componen la fuente

bipolar.

Palabras Claves: Fuente, Bipolar, Regulable.

Abstract

This paper presents the theoretical and practical manufacturing a bipolar source adjustable.

Described the basic concepts of electronic devices and their application in the source, in the

same way, it explains the parts that compose the bipolar source.

Keywords: Source, Bipolar, Adjustable.

I. Introducción

Al momento de estudiar electrónica se

requiere, entre muchas otras herramientas,

una fuente de alimentación que nos dé el

voltaje cd deseado para nuestro proyecto,

por ellos lo más ideal es tener una propia.

Existen diferentes tipos, pero las más

común es la fuente bipolar regulada

linealmente ya que nos ofrece un voltaje

positivo y un voltaje negativo en su

terminales v+, gnd y v-. Una fuente de

alimentación de voltaje de c.d. se

compone de los bloques que se muestra

en la fig. 1.

Fig. 1. Diagrama a bloques de una fuente de

alimentación convencional

Donde se puede observar que la señal de

entrada es una corriente alterna (como la

suministrada por los contacto de pared de

la casa) y se obtiene como señal de salida

una corriente continua que será

suministrada a nuestro proyecto o sistema

que lo requiera. Un diagrama más

detallado de una fuente regulada

linealmente se muestra en fig. 2.

Fig. 2. Fuente de alimentación regulada

linealmente

Donde Spranz[1] describe que la entrada

de tensión de red CA se transforma a un

nivel de voltaje menor, se rectifica y

suaviza mediante el condensador C1.

Seguidamente se realiza la regulación de

tensión, normalmente a través de un

transistor de potencia. El transistor de

potencia actúa como una resistencia

variable, que se controla para mantener la

tensión de salida constante.

Transformador

[2] El transformador realiza

principalmente dos funciones: Cambiar el

valor de voltaje de línea o voltaje de

corriente alterna (c.a.) al valor del voltaje,

también alterno, requerido

(aumentándolo, disminuyéndolo o

aislándolo), para proporcionar mediante

arreglos de circuitos adecuados, el voltaje

de corriente directa (c.d.), de salida

requerido. Y, aísla eléctricamente al

equipo electrónico del voltaje de línea.

Un transformador está constituido cuando

menos de dos bobinas devanadas sobre el

mismo núcleo de hierro como se observa

en la fig. 3.

Fig. 3. Esquema de un transformador

Rectificador

[3] Otros de los bloques más importantes

de la fuente de alimentación es el

rectificador, para el cual se utilizan los

diodos y se encarga de darle polaridad al

voltaje, por lo general positivo, hay de

media onda y onda completa:

Rectificador de media onda: Como se

muestra en la fig. 4. sólo nos rectifica

medio ciclo y el otro lo elimina.

Fig. 4. Rectificador de media onda y su forma

gráfica

Rectificador de onda completa: Como se

muestra en la fig. 5., este nos rectifica la

onda completa (semiciclo positivo y

negativo), y es el más empleado ya que

aprovecha los dos semiciclos.

Fig. 5. Rectificador de onda completa y su forma

gráfica

Filtrado

[2] Este es otro bloque de nuestra fuente

de alimentación, se emplea para

suministrar un voltaje de c.d., desde una

línea de alimentación de c.a. Sin

embargo, el rectificador proporciona una

salida q ue contiene al término de c.d. que

se desea más las componente de c.a. Para

atenuar estas componen de de c.a., se

acostumbra a incluir un filtro entre la

salida del rectificador y la carga; a estas

componentes de c.a. se les llama voltaje

de rizo y los filtros por lo general, como

muestra la fig. 6., son los condensadores.

Fig. 6. Polarización de un condensador

electrolítico

Regulador

[4] Como el filtrado no suministra c.d.

100% pura, ya que aún existe un pequeño

voltaje de c.a. llamado voltaje rizo, el

regulador lo elimina además de mantener

constante el voltaje de salida aún

habiendo variaciones en el voltaje de

entrada de la fuente. En al fig. 7 se

muestra una conexión de un regulador

LM317.

Fig. 7. Muestra la conexión de un regulador de

voltaje LM317

II. Configuración

Experimental

En la fig. 8 se muestra el diagrama del

circuito que se implementó para la

fabricación de la fuente bipolar. Donde se

uso un transformador de 120v/48v (2A),

diodos 1N4007, resistencias de 330Ω y

10KΩ, capacitores electrolíticos de

2200µF, 0.1µF, 470µF y 0.33µF, dos

transistores reguladores de voltaje LM337

y LM317, potenciómetros de 5K y led’s.

Fig. 8. Diagrama de Fuente Bipolar Variable

En la fig. 9 se muestra el circuito sobre el

protoboard, donde se observa los bloques

de la fuente de alimentación. De izquierda

a derecha, se observa la salida en los

capacitores, los reguladores de voltaje, los

potenciómetros para regular la salida, los

capacitores que funcionan como el filtro,

los diodos que forman un puente y

rectifican en onda completa, además del

transformador.

Fig. 9. Circuito de la fuente bipolar montado en

el protoboard.

En la fig. 10 se muestra el diseño en placa

con PCB Wizard del circuito de la fuente

bipolar, se observa los componentes y las

partes donde se necesitó bloques para

extender los componentes en la cubierta

de la fuente.

Fig. 10. Diseño para placa “Real World” en

PCB Wizard

III. Resultados

Experimentales

En la fig. 11 se muestra el circuito puesto

en la placa y soldado. Nuestra fuente

bipolar variable nos ofrece un voltaje de

1.2v en su terminal positiva y -1.2v en su

terminal negativa. En ambas terminales el

máximo voltaje alcanzado fue de 22.4v.

Fig. 11. Vista superior del circuito soldado en la

placa

La fuente consta de tres terminales: V-,

GND y V+ (izq. a der.), de un interruptor

para las salidas V+ y V-, luz indicadora

de encendido y potenciómetros que

regulan el voltaje de salida. En la fig. 12

se observa la parte delantera de la fuente

bipolar variable terminada.

Fig. 12. Parte delantera de la fuente bipolar

variable.

Las características de la fuente bipolar

variable son las siguientes:

Rango de voltaje: de 1.2v a 22.4v en C.D.

Entrada de 110-127v/60Hz.

Protección contra sobre carga y contra

cortocircuito.

Fusible de entrada integrado

LED indicador de encendido

Medidas de espacio de 18x20x13 cm.

Peso de 1.8 Kg

IV. Discusiones de

Resultados

La fuente bipolar variable funcionó

correctamente, aunque se modificó

algunos componente del circuito

propuesto inicialmente en clases, sin

embargo se tuvo resultados excelente. Al

momento de regular la salida se tuvo

problemas en la precisión del

potenciómetro, se concluye que quizás

potenciómetros de precisión TRIM-POT

pueden ayudar a regular mejor. El tamaño

completo de la fuente es adecuado pero el

transformador hace que su peso sea muy

elevado y práctico para ser movido, la

posible solución sería usar un

transformador más pequeño pero su

voltaje de salida cambiaría. La fuente

bipolar variable tiene una estimación

cualitativa de duración buena aunque con

cuidados y una mejor soldadura podría

durar aún más.

V. Conclusiones

Se concluye que el trabajo de una fuente

de alimentación bipolar variable es fácil y

cualquier persona con conocimientos

básicos en electrónica podría realizarlo.

Es importante tener dichos conocimientos

ya que así se obtendrá una mejor

compresión de la manufactura de la

fuente de alimentación. Se aprendió de la

importancia de los diodos y su aplicación

como rectificadores en la fuente de

alimentación bipolar variable, además de

su uso contra cortocircuitos. Se aprendió

la teoría de las rectificadores de media

onda y onda completa y su aplicación, la

importancia de porque una fuente bipolar

utiliza rectificadores de onda completa ya

que su nombre proviene de las voltajes

positivos y negativos que se utilizan.

VI. Bibliografías

[1] Spranz, F. y Klein, M. (2006)

Fuentes de Alimentación. Manual de

Aplicación. ABB Stotz-Kontakt GmbH

Heidelberg. Pág. 8. Disponible en

www.abb.com. Consultado el 09 de abril

de 2012.

[2] Marcel, J. (2004) Fuentes de

Alimentación. Editorial Limusa. México.

Pag. 12. 28, 53.

[3] Boylestad, R.L. (2003) Electrónica:

teoría de circuitos y dispositivos

electrónicos. 8va ed. Pearson Educación.

Pág. 77, 78.

[4] Sos, I. (2006) Electrónica Analógica.

Ediciones CEAC. España. Pág. 38.

VII. Apéndice

Se incluye los datasheet de los transistores LM337 y LM317.