El rendimiento de cada sistema electrónico o circuito electrónico depende de la fuente de energía que energiza el circuito o sistema. Suministra la corriente requerida al circuito. Cualquier ruido molesto en esta fuente de alimentación puede provocar problemas en el funcionamiento o funcionamiento del circuito. Si hay alguna desviación en este nivel de potencia, es posible que el circuito no funcione correctamente. La exactitud y precisión del funcionamiento del circuito dependen de ello. En algunos circuitos, toda la calibración se realiza a este nivel de voltaje. Por lo tanto, todas estas calibraciones se vuelven falsas si hay una fluctuación en el nivel de oferta.
Hay dos tipos de fuentes de alimentación.
1) Fuente de alimentación no regulada
2) Fuente de alimentación regulada
La energía no regulada se utiliza en algunos circuitos donde no hay muchos cambios en la corriente de carga requerida. La corriente de carga permanece fija o la desviación es mucho menor. Porque en tal oferta
1) El voltaje de salida disminuye a medida que aumenta la corriente de carga
2) La ondulación del voltaje de salida aumenta a medida que aumenta la corriente de carga.
Por lo tanto, este tipo de fuente de alimentación no se puede utilizar donde hay un cambio notable en la corriente de carga con frecuencia. Pero aunque muchos circuitos funcionan con fuente de alimentación no regulada, requieren pocos componentes y el diseño también es muy simple. Además, se puede tolerar cierta fluctuación en el nivel de suministro debido al cambio en la corriente de carga. Se requiere una fuente de alimentación regulada en circuitos digitales, circuitos en los que los componentes no pueden tolerar ni siquiera un cambio del 1% en el nivel de potencia, como microcontroladores, microprocesadores, etc.
Así que aquí estoy dando los pasos para diseñar una fuente de alimentación regulada, incluidos qué componentes deben elegirse para tener el voltaje de salida regulado requerido con la corriente requerida. El procedimiento requiere cálculos basados en algunas ecuaciones de diseño, algunos supuestos y aproximaciones que debemos adoptar durante el proyecto.
Considere la siguiente notificación
E rms : valor rms de la tensión CA (tensión secundaria del transformador)
Y yo : valor máximo de voltaje CA
V DCNL : voltaje CC sin carga
V dcFL : tensión CC a plena carga
R ó : Resistencia interna
UE : corriente de salida a plena carga
V Lmin : tensión mínima de salida de potencia no regulada
V rms : valor rms de la ondulación
?V o : elige el voltaje de ondulación
Siguientes ecuaciones: las relaciones se utilizan en el diseño de fuentes de alimentación
V DCNL =E I = Erms / 1,41
V dcFL = V DCNL –R o L I
?V o = UE I / (200ºC)
?V o = 3,5 V rms
V Lmín = V dcFL – ? Vo /2
Entonces comencemos a diseñar.
OBJETIVO: Diseño de fuente de alimentación regulada de 5V @ 1A
Procedimiento:
Tenemos que diseñar 2 secciones separadas.
1) Tramo regulado
2) Tramo no regulado
Diseño de sección regulada –
Paso 1: seleccione el chip regulador de voltaje
Dado que estamos diseñando una fuente de alimentación regulada, necesitamos un chip regulador de voltaje. Hay muchísimos chips reguladores de voltaje disponibles. Se clasifican en términos generales en diferentes categorías según
1) Polaridad: positiva, negativa o doble
2) Salida fija o salida variable
3) Corriente de salida requerida 0,1 A – 5 A
Aquí requerimos una fuente de alimentación fija y positiva con una capacidad de corriente de 1 A. Por lo tanto, tenemos que elegir el chip regulador de voltaje LM7805.
Paso 2: Filtro capacitivo de entrada – salida
El condensador de entrada es necesario para suprimir o minimizar cualquier ondulación o variación en la entrada aplicada al chip regulador. Su valor típico es 0,33 µF como se especifica en la hoja de datos. Esto puede pasarse por alto si el chip regulador está conectado demasiado cerca del condensador de filtrado del rectificador. Sólo es necesario cuando la distancia entre la salida del rectificador y la entrada del regulador.
El condensador de salida es necesario para suprimir cualquier pico o falla en el voltaje de salida fijo que pueda ocurrir debido al cambio transitorio en la entrada de CA. Su valor típico es 0,1 µF como se especifica en la hoja de datos.
Esto completa el diseño del tramo regulado.
Proyecto tramo libre –
Alimenta la sección regulada. Tu rectificador + filtro. Lo más necesario es que la entrada que da este tramo al tramo regulado sea al menos 3 V mayor que la tensión de salida requerida. Esto se conoce como ' espacio libre ' para el chip regulador. esto nos da
V Lmin =V operación + altura libre
= 5 + 3
= 8V
Para este apartado tenemos que seleccionar el transformador, diodo y condensador.
Paso 3: Seleccionar el condensador
Supongamos que el condensador es un condensador electrolítico de 1000 µF. Necesitamos averiguar su voltaje CC de trabajo WLDC pero depende de V DCNL como
WLDC = VDCNL + 20% VDCNL
Entonces, después de encontrar V DCNL podemos calcularlo.
A partir del valor de este capacitor podemos encontrar ?V como
?V o = UE I / (200ºC)
Entonces para I I = 1 A y C = 1000 µF
?V o = 1/200×1000×10 -6
= 5V
De ?V o e V Lmín , V dcFL se puede calcular como
VdcFL = V Lmín + ? Vo /2
= 8 + 5/2
= 10,5V
V dcFL está relacionado con V DCNL como
V dcNL = V dcFL +R o L I
¿El valor está entre 6? a 10?. Asumiendo ¿R es como 8?
VDCNL = 10,5 + 8×1
= 18,5V
Ahora calcule el WLDC requerido
WLDC = VDCNL + 20% VDCNL
= 18,5 + 3,7
= 22,2V
Siempre tenemos que buscar un valor superior a este. Entonces elija un capacitor con WLDC de 25 V. Finalmente nuestro capacitor es
C = 1000 µF a 25 V
Paso 4: Selección de diodo
Seleccionar un diodo significa encontrar la capacidad actual y el PIV del diodo.
1. Capacidad actual I C > I I, esto significa que Ic puede ser 1 A o más
2. PIV = VDCNL + 20% VDCNL = 22,2. optando nuevamente por un valor superior que es 25 V
Finalmente, los diodos necesarios están con
D = 1A a 25V
Todos los diodos de las series 1N4004, 1N4007, 1N4009 cumplen estos criterios.
Paso 5: Seleccionar un transformador
El valor rms de la salida del transformador está dado por
Y rm = Y yo / 1.41
Pero Em = V dcNL., Entonces
E rms = V DCNL / 1,41
= 18,5 / 1,41
= 13,12 VCA
Entonces podemos seleccionar a cualquiera.
- 1) Transformador de toma central de voltaje secundario 9 – 0 – 9 o 7,5 – 0 – 7,5
- 2) Transformador sin toma central de voltaje secundario 0 – 15 o 0 – 18
La corriente nominal del secundario del transformador debe ser de al menos 1,8 I. Esto significa que la clasificación actual podría ser 2A.
Finalmente seleccione un transformador con
T = 230/15 VCA @ 2A
El esquema final del proyecto se muestra en la pestaña del diagrama del circuito.
Diagramas de circuito
| fuente de alimentación fija |  |
