Tema 16

Fuentes de alimentación

16. 1. El diodo zener.

Para reducir al máximo la tensión de rizado y así conseguir una C.C lo mas constante posible, se utilizan circuitos estabilizadores como el diodo zener

Símbolo:

Características del diodo zener El diodo zener se comporta como un diodo normal, al

estar polarizado directamente comienza a conducir a partirtir de 0,7v aproximadamente pero el diodo zener esta diseñado para trabajar en polarización inversa

Corriente máxima de un diodo zenerLa corriente que puede soportar un diodo

zener trabajando en polarización inversa dependerá de la potencia que este pueda disipar.

Resistencia zenerAl aumentar la corriente inversa en un diodo

zener aparece un pequeño aumento de la tensión, este fenómeno aparece provocado por una pequeña resistencia dinámica denominada resistencia zener

I = PVZ

ZZ

16.1.2 El zener como regulador de tensión.

Una de las aplicaciones mas usual del diodo zener es la de estabilizador de tensión para fuentes de alimentación.

Esto se consigue gracias a la propiedad que poseen de conducir tensiones con polarización inversa manteniendo la tensión entre sus extremos estable aunque se altere apreciablemente la intensidad.

En la siguiente imagen se muestra el esquema de un regulador de tensión conectado a la salida de un puente rectificador, el diodo zener cossige mantener la tensión en la carga a valores constantes.

La resistencia de polarización del diodo zener se conecta en serie con el circuito de regulación, tiene como misión mantener la tensión de polarización de este a unos valores estables.

I = VZVRS

Z

16.2 Fuentes de alimentación estabilizadas en serie y paralelo

Las fuentes de alimentación estabilizadas son necesarias ya que la tensión sufre variaciones y los receptores necesitan una tensión estable .

Ya sea en la red de C.A o porque dicha fuente de alimentación posea una resistencia interna y la corriente produzca una caída de tensión en ella y así varíe.

La función que poseen estos circuitos estabilizadores es la de mantener la tensión constante aunque varíe la corriente de carga o la tensión de entrada

16.2.1 Estabilizadores en paralelo.

Un ejemplo de estabilizador en paralelo a sido el que hemos utilizado anteriormente con el diodo zener como regulador de tensión

16.2.2 Estabilizadores en serie

En este tipo de estabilización se coloca el circuito estabilizador en serie con la carga y este variara su resistencia interna en función de la tensión que se presente en la carga

Para conseguir un regulador en serie necesitamos un elemento que puedo variar su resistencia interna (dispositivo de control) transistor, y un elemento sensible a los cambios de tensión (tensión de referencia) diodo zener.

El transistor esta conectado en colector común, la tensión de entrada del transistor se corresponde con la tensión del zener que se aplica a la base de el transistor y la tensión de salida aparece en el emisor.

El efecto de estabilizacion de la tension se consigue gracias a la variacion que se produce en la resistencia colector-emisor del transistor , al estar en serie con la carga produce una caida de tension entre colector-emisor que se resta a la tension de entrada

Vsal = VZ - VBE

Vsal = Vent - VCE

16.2.3 Estabilizador en serie con realimentación

este tipo de estabilizador mejora las características del explicado con anterioridad ya que se añade un circuito de comparación.

Este dispositivo compara la tensión de salida con la de referencia del zener dando como resultado una tensión diferencial de realimentación que activa al dispositivo de control y mantiene la tension de salida estable Comparad

or

Dispositivo de

control

Tension de

referencia

Rl

Vsal

C.A. Vent

VB-E = Vreal – VZ (Base-emisor)

16.2.4 Estabilizador con amplificador con amplificador operacional

Este tipo de circuito de estabilización es el mismo que el anterior pero sustituyendo el transistor como comparador por un amplificador operacional.La tensión de realimentación se aplica a la entrada inversora y la de referencia del zener a la no inversora, y a la salida tendremos la tensión diferencial que activa el transistor de control.

16.3 Fuentes estabilizadas de tensión ajustable

Las fuentes de alimentación ajustables son muy útiles ya que pueden variar la tensión de salida mediante una resistencia ajustable

16.4. Características de una fuente de alimentación

Las características de una fuente de alimentación son:

corriente y tensión de salida, rizado, frecuencia y tensión de red, temperatura de funcionamiento, regulación de carga, regulación de línea, resistencia interna, limitación de corriente, etc.

Regulación de carga.

La regulación de carga se conoce como la variacion que se produce en la tensión de salida cuando la carga cambia del valor mínimo al máximo.

Esta característica normalmente se expresa en tantos por ciento referidos a la tensión de salida sin carga

Regulación de carga = Vsin carga – Vcarga máxima · 100Vsin carga

Regulación de línea

Esta característica nos indica el grado de estabilidad de la tensión de salida de una fuente de alimentación frente a las variaciones de la red.

También se expresa en tantos por cien.

Regulación de línea = Vsal máx. – Vsal min · 100Vnominal

Resistencia interna

Una fuente de alimentación siempre posee una resistencia interna por muy pequeña que sea ya que el propio circuito posee una resistencia.

R = Vsin carga – Vcarga maxima · 100 In

Tensión de salida

Vsal = V – R i · I L

Tensión de rizado

Esta tensión es la componente alterna de la tensión de salida, deberá tener un valor muy bajo de entre 1 mV eficaz.

Fuentes de alimentación con reguladores de tensión integrados.

Debido al avance de la tecnología se a conseguido integrar reguladores de tensión en un integrado ahorrando así espacio y dinero.

Hay muchos tipos de reguladores de tensión integrados como la serie de 78XX.

La serie 78XX es un regulador de tensión que regula a la tensión que marca por ejemplo un 7805 regularía a 5V.

La tensión de entrada de estos circuitos debe ser 2V por encima de su tensión nominal, y la tensión máxima la que marque el fabricante.

16.6 Fuentes de alimentación conmutadasDebido al gran avance de la tecnología y a la integración de los componentes se han creado las fuentes de alimentación conmutadas que son mas complejas y costosas pero poseen un mejor rendimiento, una fuente de alimentación normal tiene un rendimiento del 40 o 50% frente al 80% de las conmutadas.Aquí podemos ver el esquema de bloques de una fuente de alimentación conmutada.