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Conversor 24v a 12v

Como se ve, el circuito no es mas que un regulador de tensin integrado ajustable el cual est actuando

sobre un grupo de transistores de potencia en paralelo. Estos transistores hacen el trabajo pesado por as

decirlo mientras que el regulador se encarga de controlarlos. Donde esta el conector de 24v es la entrada

proveniente de las bateras. El conector de 12v es la salida y el conector de Gnd debe ser puesto a masa.

Por supuesto, todos los componentes (transistores e integrado) con buena disipacin de calor y aislados

elctricamente del metal.

Ajuste:

Colocar el potencimetro de 10 k en su mximo recorrido (todo abierto o a 10 k ) y conectar a la salida del conversor una lmpara de 12V / 50W. A la entrada conectar las bateras en serie con lo que se

logran los 24V. Colocar a la salida, en paralelo con la lmpara un tester en escala de continua con una

graduacin adecuada (que ronde los 50V). Comenzar a girar el potencimetro hasta que la lmpara brillo

y el tester indique 12V.

Alimentacin :

V max: simple 24V DC

I max:

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En este artculo aprenderemos todo sobre los reguladores de voltaje de tres patillas, fijos, con tensiones

de salida positiva o negativa. Todo circuito electrnico contiene alguna forma de alimentacin elctrica,

y estos reguladores integrados proveen una solucin sencilla a este problema.Ya sea que nuestro circuito

se alimente directamente de la red elctrica de 110/220V o que lo haga a partir de pilas o bateras,

generalmente es necesario contar con una etapa encargada de proveer un voltaje adecuado, y constante en

el tiempo.

Existen muchas maneras de lograr un voltaje estable, pero en general utilizan varios componentes

discretos, lo que redunda en un costo elevado, un diseo ms complicado, y circuitos ms grandes. La

alternativa es utilizar algn regulador de tensin integrado, disponibles para casi todos los voltajes que

podamos imaginar, y para corrientes desde unas pocas centsimas de Amper hasta varios amperes.

Dentro de los reguladores de voltaje con salida fija, se encuentran los pertenecientes a la familia

LM78xx, donde xx es el voltaje de la salida. Estos son 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18 y 24V, entregando una corriente mxima de 1 Amper y soporta consumos pico de hasta 2.2 Amperes. Poseen proteccin contra

sobrecargas trmicas y contra cortocircuitos, que desconectan el regulador en caso de que su temperatura

de juntura supere los 125C.

Los LM78xx son reguladores de salida positiva, mientras que la familia LM79xx son para voltajes

equivalentes pero con salida negativa. As, un LM7805 es capaz de entregar 5 voltios positivos, y un

LM7912 entregara 9 voltios negativos.

La capsula que los contiene es una TO-220 (figura 2), igual a la de muchos transistores de mediana

potencia. Para alcanzar la corriente mxima de 1 Amper es necesario dotarlo de un disipador de calor

adecuado, sin el solo obtendremos una fraccin de esta corriente antes de que el regulador alcance su

temperatura mxima y se desconecte.

La potencia adems depende de la tensin de entrada, por ejemplo, si tenemos un LM7812, cuya tensin

de salida es de 12v, con una tensin de entrada de digamos 20v, y una carga en su salida de 0,5A,

multiplicando la diferencia entre la tensin de entrada y la tensin de salida por la corriente que circulara

por la carga nos da los vatios que va a tener que soportar el integrado:

(Vint Vout) x Iout = (20 12) x 0.5 = 4W

La tensin de entrada es un factor muy importante, ya que debe ser superior en unos 3 voltios a la tensin

de salida (es el mnimo recomendado por el fabricante), pero todo el exceso debe ser eliminado en forma

de calor. Si en el ejemplo anterior en lugar de entrar con 20 volts solo usamos 15V (los 12V de la salida

mas el margen de 3V sugerido) la potencia disipada es mucho menor:

(Vint Vout) x Iout = (15 12) x 0.5 = 1.5W

De hecho, con 15v la carga del integrado es de 1,5W, menos de la mitad que con 20v, por lo que el calor

generado ser mucho menor y en consecuencia el disipador necesario tambin menor.

En la figura 3 vemos la disposicin de pines de estos reguladores. Es diferente segn se trate de un 78xx

o un 79xx. En el caso de los primeros, el pin 1 corresponde a la entrada (input), el pin 2 es el punto

comn (common) y el pin3 es el correspondiente a la salida (output). En el caso de los reguladores

negativos, el pin 1 y el pin 2 intercambian sus funciones, siendo el primero el correspondiente al punto

comn, y el segundo la entrada. Es importante recordar esto al momento de conectarlos, ya que es

posible que se destruyan si son conectados en forma incorrecta.

El voltaje mximo que soportan en la entrada es de 35 voltios para los modelos del LM7805 al 7815 y de

40 voltios para el LM7824.

Por ultimo, debemos mencionar que existen versiones de estos reguladores para corrientes menores y

mayores a 1 Amper. Efectivamente, los que tienen como nombre LM78Lxx disponibles en capsula TO-

92 (ver figura 4) entregan una corriente mxima de 100 mili amperes, y proveen tenciones de salida de

3.3; 5; 6; 8; 9; 12;15; 18 y 24V. Luego del nombre llevan un sufijo, que puede ser AC o C, que indican el error mximo en su salida, que es de +/-5% en el primer caso y de +/-10% en el segundo. As,

un LM78L05AC es un regulador de voltaje positivo, de salida 5 volts/100mA, con un error mximo del

5%.

En caso de necesitar manejar corrientes mayores, las versiones en capsula TO-3 (ver figura 5) soportan

una corriente de salida mxima de 5 A.

Figura 2.

Figura 3.

Figura 4.

Con formato: Fuente:(Predeterminado) Times New Roman,12 pto, Color de fuente: Azul



Figura 5.

Normalmente, no hacen falta adicionar demasiados componentes a la hora de alimentar un circuito

mediante uno de estos reguladores. El fabricante provee una serie de indicaciones en sus hojas de datos,

que analizaremos a continuacin.

Comenzaremos por el caso ms sencillo, donde queremos obtener una tensin de salida que coincide con

alguno de los reguladores existentes, a partir de una fuente de corriente continua perfectamente regulada,

pero mayor que la deseada en al menos 3V. Para ello, el circuito sugerido es el de la figura 6, donde

vemos que solo son necesarios un par de capacitores cermicos, uno entre el punto comn y la entrada, y

otro entre el punto comn y la salida. La nica consideracin es que estos condensadores deben estar

situados lo mas cerca posible (elctricamente hablando) del regulador. Obviamente, se supone que la

tensin de entrada esta dentro del rango que puede manejar el regulador, y que el modelo de regulador es

el adecuado para la tensin que necesitamos.

En algunos casos se presenta el problema de tener que alimentar un circuito con una tensin para la cual

no hay un regulador adecuado, por ejemplo, un circuito que se alimente con 10V. En estos casos, se

puede recurrir a un esquema como el de la figura 7, donde con la ayuda de algunos componentes

adicionales, entre ellos un potencimetro que servir para ajustar la tensin de salida al valor requerido y

un amplificador operacional (ver articulo sobre ellos para mas datos) se puede transformar un regulador

de tensin fija en uno variable.

Las figuras 8 y 9 nos muestran una configuracin que permite aumentar significativamente la corriente

de salida, utilizando para ello un transistor de mediana potencia. En el caso de la figura 9 se cuenta con

una proteccin adicional contra cortocircuitos en la salida de la fuente.

Figura 7.

Figura 8.




Figura 9.

Veamos algunos circuitos reales, construidos a partir de estos reguladores.

La figura 10 es el esquema elctrico de una fuente de 5V a partir de la red de 220V (o 110V,

simplemente cambiando el transformador). El transformador de entrada se encarga de reducir la tensin

de red a 9 voltios de corriente alterna, que ser rectificada por los cuatro diodos dispuestos en forma de

puente. A la salida del puente de diodos tendremos presente una tensin continua algo mayor a 10

voltios, con un pequeo ripple que ser eliminado por el capacitor electroltico C1. El resto del circuito

es equivalente al de la figura 6, tal lo propuesto en la hoja de datos del LM7805.

En el caso de la figura 11, partimos de un transformador con punto medio, capaz de suministrar 0, 18 y

36 voltios. Al igual que en el caso anterior, mediante un puente de diodos conformado por los diodos 1 al

4 rectificamos la corriente entregada por el secundario del transformador, pero esta vez usamos el

positivo para obtener 15 voltios respecto del punto medio del transformador (que ser nuestro 0) y el negativo para obtener -15V mediante un regulador LM7915, que como vimos antes es un regulador de

voltaje negativo. Nuevamente, hay que filtrar el ripple a la salida del puente diodos, tarea que se lleva a

cabo mediante los capacitores electrolticos C1 y C2. A continuacin, los reguladores LM7815 y

LM7915 se encargan de regular las tensiones de salida. Esta fuente es ideal para alimentar por ejemplo

circuitos que tengan amplificadores operacionales, que como se explico en el artculo correspondiente,

necesitan una alimentacin positiva y negativa.

Figura 10.

Figura 11.

No debe faltar en nuestro taller de electrnica un buen surtido de estos circuitos integrados

estabilizadores de tensin, ya que muy frecuentemente los utilizaremos para alimentar nuestros

proyectos. Como vimos, son muy sencillos de utilizar, simplemente debemos recordar la funcin de cada

uno de sus pines, que difieren en los de salida positiva y salida negativa.




Debemos mencionar que existen reguladores cuya salida no es fija, si no que se puede ajustar fcilmente

mediante una resistencia variable, como es el caso del LM317, que sern analizados a fondo en otros

artculos.

Fuente de alimentacin 5v - 24v @ 5A

Escrito por Administrator

Categora: Alimetacin

Createdo: 12 Mayo 2013

Visto: 13880

Regulador de Tensin

Ratio: 5 / 5

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Ultimamente estoy recibiendo muchos pedidos sobre como construir una fuente con importantes valores

de corriente de salida. El circuito que voy a presentar nos permitir construir una robusta fuente de

alimentacin de las tensiones mas comnmente usadas y un alto valor de corriente. A pesar de ser muy

simple, hay que prestar atencion en algunos detalles, ya que estamos construyendo un circuito que

maneja una potencia importante (para el caso de 24v - casi 150Watt de potencia!)

El diseo se basa en el bien conocido circuito integrado LM338 - regulador lineal de National Texas

Instrument (National fue adquirida por TI). Este integrado nos va proveer una tensin fija a la salida,

dada por la relacin de las resistencias R1 y R2. En la entrada tenemos el transformador T1, puente

rectificador B1 y un capacitor electroltico C1 de 10.000 micro faradios. El capacitor C1 se encarga de

mantener la tensin lo suficientemente continua en la entrada del regulador. En la salida del regulador

vemos en serie las resistencias R1 y R2 que definen el valor de la tensin de salida, y el preset de ajuste

R3. Los capacitores C2, C3 y C5 son recomendados por el fabricante para eliminar el posible ruido y

mantener el circuito estable (bypass). El capacitor C4 ayuda a mantener la tensin de salida constante

ante bruscas variaciones de carga.

Tensin de salida

Como ya mencionamos antes, la tensin de salida depende depende del valor de las resistencias R1, R2 y

R3. En este diseo, el valor de R1 es fijo, 120 ohm. R2 y R3 nos van a determinar de que voltaje sera la

fuente. En la siguiente tabla se presentan los valores ambos resistores, como tambin el valor del

transformador de entrada.

R3 es un preset o potenciometro variable que debemos ajustar una vez ensamblada la fuente para que a la

salida tenga el valor de tensin deseado. Para poder tener el rango de ajuste adecuado, se debe

implementar un preset del valor que se indica en la tabla para cada valor de tensin de salida.

Corriente de salida

Veamos, primero, el porque del alto valor en el capacitor de entrada C1. La tensin de entrada proviene

de la linea de corriente alterna, que vara en el tiempo. A la salida del puente rectificador la tensin vara

entre el valor pico mximo y 0v. Esta variacin es peridica: la tensin crece desde los cero voltios hasta

alcanzar el valor mximo, luego baja hasta cero, luego vuelve a crecer y asi sucesivamente. Este ciclo se

repite 100 veces por segundo (considerando que la frecuencia de la tensin de linea es de 50Hz). La

tensin de entrada estar entregando corriente cuando esta prxima a su valor pico. Dicha corriente fluye

hasta la salida y adems carga el capacitor C1. A medida que la tensin disminuye, cada vez se entrega

menos corriente. A partir de cierto valor de tensin, la corriente entregada por el tensin de entrega es

nula y toda la corriente de salida se mantiene gracias a la carga almacenada en el capacitor C1. El mismo

deber ser capaz de almacenar la suficiente cantidad de electrones como para poder proveer la corriente

necesaria a la salida, de ah su alto valor.

Debido a este efecto, en los instantes cuando la tensin de entrada pasa por los valores mximos de

tensin, el circuito estar tomando un importante valor de corriente desde la linea de CA: deber reponer

toda la carga que perdi el capacitor, como tambin continuar aportando corriente de salida. En dichos

instantes, se producen picos de corriente muy altos en la entrada del circuito, en la tabla siguiente

presentamos los picos de corriente en la entrada, para diferentes valores de la corriente de salida:

Podemos observar que estos picos de corriente en la entrada superan en

mas de tres veces la corriente de salida. Debemos tener mucho cuidado al respecto. En primer lugar, el

puente de diodos. Seria muy recomendable utilizar puentes de diodos integrados, es decir, un

componente de 4 terminales que ya tiene los 4 diodos en su interior. Estos dispositivos normalmente se

piden por la mxima corriente que soporta en forma continua. Adems, el fabricante especifica cual es el

pico de corriente mxima que soporta el dispositivo y por cuanto tiempo (por ej., 20A durante 8,3ms).

Lamentablemente, estos datos varan de fabricante en fabricante, por lo que, para una fuente de 5A a la

salida, los puentes de 5A de diferentes fabricantes pueden tener distinta especificacin de corriente

mxima. Si estaramos diseando la fuente para una produccin de miles de equipos, deberamos estudiar

en detalles estos datos y encontrar un componente mas econmico que satisface los requisitos del diseo.

Pero, muy probablemente, nosotros fabricaremos una sola fuente para uso personal, donde el ahorro de

unos pocos centavos no tiene sentido. A cambio, tendremos un equipo altamente seguro, con muy bajas

probabilidades de falla. As que ah va mi consejo: utilicen el puente de diodos de un valor igual o mayor

a la corriente mxima indicada. Por ejemplo, para una corriente de salida de 5A no seria descabellado

utilizar un puente de 20A.

Algo similar sucede con el transformador, solo que ahora no vamos a ser tan exigentes. Normalmente,

dejando 1-2A de seguridad es suficiente. Algunas fuentes traen transformadores de igual valor a la

corriente de salida. Sin embargo, no es muy recomendable, y es poco probable que puedan funcionar en

forma segura durante largo rato.

El disipador

Otra cosa muy importante, poder disipar el calor del regulador LM338. La regla de siempre tambin vale

aqu: cuanto mas grande - mejor. Para el caso de 5A es recomendable un disipador de 10 x 15 cm, con 3

o 4 aletas de 3 cm a lo largo seria suficiente. Tambin se puede usar un disipador para microcontrolador

de alguna PC antigua que esta en desuso, y de paso, aprovechamos el ventilador. Es recomendable, una

vez ensamblada la fuente, colocarle una carga importante, en lo posible, que consuma una corriente

prxima al valor mximo de salida. Deberamos dejarla funcionar por un tiempo y verificar que el

regulador no calienta demasiado. Si puedes apoyar el dedo sin quemarte, el disipador esta bien

dimensionado.

Vale la pena aclarar cuales son los parmetros que hacen que el regular se caliente. Obviamente, uno de

ellos es la corriente, a mayor corriente de trabajo, mayor es la temperatura. Pero, el otro parmetro no

menos importante es la diferencia de potencial. Presten atencin al siguiente detalle: en la entrada del

regulador se aplica una cierta tensin, y a la salida tenemos otro. Cuanto mayor es la diferencia de

tensin entre la entrada y salida del regulador, mas potencia debe disipar y por lo tanto, genera mas

calor! Normalmente, la tensin en la entrada del regulador debe ser 3v mayor que la de salida. Adems,

el fabricante asegura el correcto funcionamiento del regulador cuando la diferencia de potencial no

supera los 35v entre la en entrada y la salida. Esto nos da un importante margen de maniobra. Por

ejemplo, podramos usar un transformador de 15v para construir una fuente 5v. Pero, que pasa con la

diferencia de tensin restante? Pues se aplica entre la entrada y la salida del regulador, aumentando la

cantidad de calor generada y el tamao del disipador. Por lo tanto, es muy recomendable utilizar los

transformadores segn se indica en la tabla anterior, justamente para prevenir el sobrecalentamiento.

El regulador

No hay mucho que decir sobre el regulador. Solo debemos tener

cuidado con el siguiente aspecto: el regulador se provee en dos tipos de encapsulados: TO-3 y TO-220.

El primero tiene una gran ventaja sobre el segundo: disipa mucho mejor el calor. Para que tengan una

idea, si un TO-3 se calienta 10C, el TO-220 se calienta 40 para la misma potencia. La diferencia es mas

que notable, por eso es muy recomendable siempre que se pueda utilizar el encapsulado TO-3. A la

derecha pueden ver el pinout del regulador (visto desde abajo). Tenemos:

Patilla Vin - es la tensin de entrada. Se conecta a la salida del puente. En el circuito se indica como (1)

Patilla Adjustment - es la pata de ajuste o tierra (GND), se conecta al resistor R1 y R2. En el circuito se

indica como (2)

Carcaza del encapsulado - es la tensin de salida. Se conecta al terminal (+). En el circuito se indica

como (3).

Aqu les dejo la lista de todos los componentes:

Lista de componentes

1 T1 ....... Transformador (Tensin / corriente segun tabla)

1 BR1 ...... Puete de diodos (corriente segn tabla)

1 C1 ....... 10.000uF (tensin ver tabla)

2 C2,C3 .... 100nF

1 C4 ....... 2200uF (50v)

1 U1 ....... LM338 encapsulado TO-3

1 R1 ....... 120ohm 1/8W

1 R2 ....... (Ver tabla) 1/4W

1 R3 ....... Preset o Pensiometro (Ver tabla)

2 D1,D2 .... 1N4004

Para que estn los diodos?

Veamos, por ultimo, para que estn los diodos D1 y D2. Para el funcionamiento normal del equipo son

completamente innecesarios, no alteran para nada el funcionamiento del circuito. Pero, ahora, pensemos

por un momento, que sucede cuando se produce un cortocircuito en la entrada del regulador? Es como si

aplicramos 0v en la entrada. Pero, a la salida, tenemos el capacitor C4, que esta cargado y aplica la

mxima tensin en la salida del regulador, por ej., si la fuente es de 24v, quedan 24v aplicados a la salida

del regulador, mientras que a la entrada tiene 0v. Esta situacin inyectara corriente en sentido inverso y

probablemente daara el regulador. Para prevenir esto, colocamos el diodo D2. Al producirse un

cortocircuito en la entrada, el capacitor C4 se descarga rpidamente a tierra a travs del diodo D2. Algo

similar se puede decir respecto al capacitor C5, su carga atraviesa primero D1 y luego D2.