Fuente de poder – Fuente de voltaje – Diagrama de bloques – Tipos

Fuente de Voltaje – Diagrama de bloques

Introducción

Muchos circuitos necesitan para su funcionamiento, una fuente de poder, fuente voltaje o fuente de alimentación. Esta fuente de poder entrega normalmente un voltaje en corriente continua (C.C.), pero lo que normalmente se encuentra en los tomacorrientes de nuestras casas es corriente alterna (C.A.).

Para lograr obtener corriente continua, la entrada de corriente alterna debe seguir un proceso de conversión como el que se muestra en el diagrama.

En el gráfico siguiente se ve el funcionamiento de una fuente de voltaje, con ayuda de un diagrama de bloques. También se muestran las formas de onda esperadas al inicio (Entrada en A.C.), al final (Salida en C.C.) y entre cada uno de ellos.

La señal de entrada, que va al primario del transformador, es una onda senoidal cuya amplitud dependerá del lugar en donde vivimos (110 / 220VAC u otro). Ver: unidades de medida básica en electrónica.

Nota: A la fuente de poder también se acostumbra llamar fuente de alimentación y fuente de voltaje o tensión eléctrica

Transformador

El transformador entrega en su secundario una señal con una amplitud menor a la señal de entrada. La señal que se entrega en el secundario del transformador deberá tener un valor acorde a la tensión (voltaje) final, de corriente continua, que se desea obtener.

Por ejemplo, si se desea obtener una fuente de poder con un voltaje final en corriente directa de 12 Voltios, el secundario del transformador deberá tener un voltaje en corriente alterna no menor a los 9 voltios, quedando este valor muy ajustado (recordar que el valor pico en el secundario es: Vp = 1,41 x Vrms = 1.41 x 9 = 12,69 Voltios).

Si se toman en cuenta las caídas de voltaje en las diferentes etapas (bloques) de la fuente de poder, posiblemente ya no se puedan obtener los 12 voltios esperados.

En este se escogería un transformador con un voltaje en el secundario de 12 voltios c.a. Con este voltaje en c.a. se obtiene un voltaje pico: Vp = 1,41 x 12 = 16,92 voltios.

Rectificador

• El rectificador convierte la señal anterior en una onda de corriente continua pulsante, y en el caso del diagrama, se utiliza un rectificador de 1/2 onda (elimina la parte negativa de la onda.)

Filtro (los condensadores) en una fuente de Poder

• El filtro, formado por uno o más condensadores (capacitores), alisa o aplana la onda anterior eliminando el componente de corriente alterna (c.a.) que entregó el rectificador.

Los condensadores se cargan al valor máximo de voltaje entregado por el rectificador y se descargan lentamente cuando la señal pulsante desaparece. Ver el diagrama anterior y proceso de descarga de un capacitor

Regulador de voltaje

• El regulador recibe la señal proveniente del filtro y entrega un voltaje constante sin importar las variaciones en la carga o del voltaje de alimentación.

En otras palabras:

• Los transformadores se utilizan para disminuir o elevar voltajes de corriente alterna. En nuestro caso para disminuir el voltaje.
• Los rectificadores están formados por diodos y se utilizan el proceso de transformación de una señal de corriente alterna a corriente continua, permitiendo el paso o no de los semi-ciclos de ondas de corriente alterna.
• Los filtros pueden ser de varios tipos y se utilizan para eliminar los componentes de C.A. no deseados.
• Los reguladores son un grupo de elementos o un elemento electrónico, que se encarga de que el voltaje de salida no varíe de su valor nominal en cualquier condición.

Tipos de Fuentes de voltaje

Fuentes de voltaje fijas: Son aquellas fuentes de voltaje que tienen una salida fija que no puede modificarse. Algunos ejemplos:

• Fuente de 12 V usando zener y Amp Op. 741. Esta fuente tiene la característica de tener una impedancia de salida muy baja. Característica muy deseada en fuentes de voltaje y se logra gracias a la gran ganancia en lazo abierto del 741.
• Fuente de voltaje para dispositivos USB (5 Voltios). Esta fuente permite mediante un diseño muy sencillo alimentar o tener un cargador para dispositivos USB.
• Fuente de 12 V con Zener y transistores. Esta fuente permite obtener una salida de aproximadamente 11.4 voltios con un porcentaje de variación muy pequeño para una gran variedad de cargas.
• Fuente de 12 voltios con un 7805. Circuito sencillo y muy útil. A veces se desea obtener una fuente de 12 V, pero solo tenemos reguladores de 5 voltios (7805) o 9 voltios (7809). Parece contradictorio, pero es muy fácil.
• Fuente de 9 V usando diodo zener y transistor. Esta fuente de 9 V es muy sencilla, tiene pocos componentes y se puede armar en muy poco espacio.

Fuentes de voltaje variable. Son aquellas fuentes que permiten que el nivel de salida se modifique con una perilla o similar. Algunos ejemplos:

• Mini fuente variable (0 a 30 V, 1A. Esta mini fuente de voltaje, es totalmente transistorizada, puede variar su salida en un amplio rango de voltajes y se puede utilizar para proyectos donde el consumo de corriente es máximo 1A.
• Fuente de variable con LM317T. Esta fuente de voltaje es ideal para personas que necesitan una salida de voltaje variable (1.5 V a 20 Voltios) con capacidad de entrega de corriente de hasta de 1.5 Amperios.
• Fuente de voltaje regulable con 7805 y Amp. Op. No siempre está disponible el regulador LM317 cuando deseamos implementar una fuente variable. Si tienes un 7805 y un 741, puedes crear la fuente de voltaje  deseada.
• Fuente de poder variable con el regulador LM350K. Esta es una fuente de voltaje variable de 1.25 a 16 voltios, con la capacidad de entregar una máxima corriente de 2.5 A.
• Fuente regulable con 3 reguladores LM317 Fuente de voltaje variable de 4A que se logra colocando 3 reguladores M317 en paralelo.
• Fuente de voltaje variable 4A. Esta fuente utiliza el regulador LM317 y un transistor de paso para obtener un voltaje variable y una corriente superior a la que el regulador solo puede entregar.
• Fuente de voltaje variable de 5A . Esta Fuente variable de 5A utiliza el regulador de voltaje LM338. Este es un regulador ajustable capaz de entregar hasta 5A a un rango de voltajes que va de 1.2 a 30 voltios.
•  Fuente variable de potencia con el LM317 Esta fuente varía su voltaje de salida de 1.5 hasta 15 voltios y se basa en la configuración de fuente de voltaje variable del regulador LM317 más 4 transistores de paso en paralelo.
• Fuente de voltaje variable de doble polaridad. Esta fuente de doble polaridad tiene dos salidas de voltaje independientes, una positiva y otra negativa, con un máximo de -15 voltios y + 15 voltios, con una corriente máxima de 1.5 amperios
• Fuente de voltaje variable y corriente variable con 2N3055. Esta fuente, por sus características en voltaje y en corriente (ambas variables a gusto del usuario), sirve como fuente para laboratorio.

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