Cálculos Básicos en una fuente DC

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Cálculos Básicos en una Fuente de Voltaje DC

INTRODUCCION Para el diseño de fuentes de alimentación de circuitos electrónicos es necesario identificar los elementos que la constituyen así como realizar los cálculos matemáticos de dichos elementos para garantizar un normal funcionamiento según los requerimientos establecidos

OBJETIVOS 1. Reconocer la forma de implementar una fuente de voltaje DC 2. Probar el funcionamiento de una fuente DC Esta sesión aporta al logro del siguiente Resultado de la Carrera: “Los estudiantes identifican y analizan problemas, proponen y desarrollan soluciones”.

Diagrama de Bloques de Fuentes de Alimentación DC

REGULADOR Comúnmente se usa como regulador de voltaje un DIODO ZENER. Este diodo posee la particularidad de mantener constante un voltaje entre sus extremos en un gran rango de corrientes cuando se le polariza en forma inversa. Si se le polariza en forma directa, actúa como un diodo semiconductor convencional. La siguiente figura representa la curva característica de un diodo Zener:

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El diodo de Zener puede ser representado como dos diodos en paralelo, cada uno asociado a una resistencia y a una batería. Nótese la polaridad de las baterías, las que indican la conducción tanto en la zona de potencial “offset” como en la zona de potencial de Zener.

Estados del Diodo Zener 

Encendido:



Apagado:

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Ejemplo En el circuito calculé el voltaje en la resistencia

La fuente de la figura está regulada por el Voltaje de Zener. El diodo se halla conectado “EN INVERSA” para obtener un voltaje regulado positivo.

Si vs > VZ, entonces el diodo se halla en régimen de ruptura reversa, por lo que mantendrá un voltaje permanente.

Determinación de estado del zener: Determinación mediante la eliminación del diodo (reemplazo por circuito abierto).

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Condición de encendido: Por divisor de voltaje:

Condición de encendido:

TENSION DE RIZO

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EJERCICIO 1 Un transformador debe convertir 220v en el primario a 10v en el secundario. Si el consumo de corriente en el secundario es de 1 A ¿cuál es la corriente que circula por el primario?

EJERCICIO 2 Cuales son las tensiones de pico y la tensión continua en la carga del circuito Mostrado

EJERCICIO PROPUESTO Repita el ejercicio anterior para el rectificador de onda completa:

Onda completa:

EJERCICIO 3 Se conecta a la salida de un rectificador de onda completa un condensador de 100µF y en paralelo a este una resistencia de carga de 1K_ , la tensión en la carga es igual a 12V calcular: a) Corriente máxima de salida. b) Tensión de rizo. c) Porcentaje de rizo. EJERCICIO 4 ¿Qué valor debe tener un condensador de filtro que forma parte de una fuente de alimentación con rectificador de media onda, cuya carga es de 1K_  porcentaje de rizado menor de 5%? EJERCICIO 5 En el circuito calcule la resistencia que protege al diodo zener, siendo que el Zener es de 5 volts a ½ Watt y la carga a conectar en el Zener necesita 10 mA.

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Ejercicio 6 Se desea diseñar un regulador de voltaje empleando diodo zener para lo cual debe determinar la potencia aceptable por dicho diodo   24V  V i =34V, R=50   _ , R L=250   _ y V z=

Ejercicio 7 Se desea diseñar un regulador de voltaje empleando diodo zener para lo cual debe determinar la potencia aceptable por dicho diodo   24V  V i =24V, R=50   _ , R L=250   _ y V z=

EJERCICIO PROPUESTO Diseñe una fuente de alimentación estabilizada en paralelo mediante un diodo zener, el diseño debe cumplir los siguientes requisitos: -Rectificador de onda completa con puente de diodos. -Tensión de salida: 9V -Tensión de rizado: 0.1v -Use un transformador para reducir la tensión de red al valor necesario, la tensión puede tener variaciones del ± 20% -Frecuencia de red 60 Hz -Intensidad máxima de carga: 20mA. -IZmin = 5 mA. -La desconexión de la carga no debe afectar el funcionamiento del circuito. -Calcule el valor del condensador de filtro para la corriente máxima del circuito. -Recuerde que la implementación física del circuito se realiza con componentes comerciales.