Fuente de alimentación regulable 0-30V 2A
Conceptos básicos de la fuente de alimentación
Como sugiere el nombre, las fuentes de alimentación son proveedores de energía para cualquier circuito. Todo circuito electrónico necesita una alimentación adecuada en la entrada para obtener un resultado ideal en la salida. Necesitamos elegir la fuente de alimentación de cualquier dispositivo o circuito de acuerdo con los requisitos de energía del dispositivo. En este experimento, estamos creando una fuente de alimentación ajustable, que proporcionará un voltaje en el rango de 0 a 30 V con 2 A como corriente máxima.
Visión general
Este artículo describe una fuente de alimentación ajustable de 0V a 30V. La fuente proporciona CC regulada con voltaje en el rango de 0 a 30 V en la salida. El voltaje de salida puede variarse mediante una resistencia variable y es capaz de entregar una corriente máxima de 2A.
La fuente de alimentación es del tipo regulada linealmente ajustable en la que el voltaje de salida es constante y puede variar mecánicamente. En este tipo de fuente de alimentación, se conecta a la salida un elemento regulador lineal en serie con la carga. Se utiliza un elemento lineal como BJT o FET para proporcionar el voltaje correcto en la salida.
En esta fuente el BJT (transistor de unión bipolar) (2N3055) funciona en su modo lineal, en modo lineal actúa como resistencia variable. Esta resistencia variable ayuda a proporcionar el voltaje de salida adecuado para cualquier corriente dentro del rango operativo. Para atraer cargas elevadas en la salida, se requiere un transistor de alta corriente. Este transistor 2N3055 aumenta la corriente de salida de la fuente de alimentación.
Componentes necesarios
| Componentes necesarios | Especificaciones | Cantidad |
|---|---|---|
| Transformador TR1 | Impulso 18V-0-18V/2A | 1 |
| Diodo D1-D4 | SR560 | 4 |
| Diodo Zenner D5 | 12V, 1W | 1 |
| Diodo Zenner D6 | 18V, 1W | 1 |
| Transistores Q1, Q3 | antes de Cristo547 | dos |
| transistor Q2 | 2N3055 | 1 |
| Condensador C1 | 470uF, 50V | 1 |
| Condensador C2 | 10uF, 50V | 1 |
| Resistencia R1 | 2k, 1W | 1 |
| Resistencia R2 | 0,3 ohmios, 5 W | 1 |
| Potenciómetro RV1 | 10k | 1 |
| Fusible | 2A | 1 |
Conceptos básicos del suministro de energía
Cada fuente de alimentación de CC debe seguir algunos pasos para obtener el voltaje de CC adecuado en la salida. El siguiente diagrama muestra estos pasos básicos mediante los cuales obtenemos una fuente de alimentación CC regulada por CA.
DIAGRAMA DE BLOQUES
Laboral
• Conversión de CA a CA
El voltaje de la red (electricidad que llega a nuestra casa desde el gobierno) es de aproximadamente 220 V, pero según los requisitos del circuito, solo se requieren 30 V en el terminal de salida. Para reducir estos 220 V a 30 V, se utiliza un transformador reductor.
El circuito experimenta cierta caída en forma de pérdida resistiva. Por tanto, se utiliza un transformador de alta tensión superior a la tensión requerida para la aplicación (30V) y que puede suministrar 2A de corriente en la salida. El transformador reductor más adecuado que cumple con nuestros requisitos de voltaje y corriente es 18V-0-18V/2A. Este transformador reduce el voltaje de la línea principal a 36 V como se muestra en la imagen a continuación.
• Conversión de CA a CC – Rectificación
La rectificación es el proceso de convertir CA en CC. Hay dos formas de convertir una señal de CA a CC. Uno es a través de un rectificador de media onda y otro utiliza un rectificador de onda completa. En este circuito, utilizamos un puente rectificador de onda completa para convertir 36 VCA a 36 VCC. Como el rectificador de onda completa es más eficiente que el de media onda, ya que puede proporcionar un uso completo del lado positivo y negativo o parte de la señal de CA. En la configuración del puente rectificador de onda completa, cuatro diodos están conectados de tal manera que generan una señal de CC en la salida, como se muestra en la imagen a continuación. Durante la rectificación de onda completa, dos diodos tienen polarización directa y otros dos diodos tienen polarización inversa. Elegimos el diodo SR560 porque pueden permitir una corriente de 2 A a través de ellos cuando tienen polarización directa y en condiciones de polarización inversa, pueden sostener un suministro inverso de 36 V. Debido a esto, utilizamos diodos SR560 para fines de rectificación.
• Suavizado
Como sugiere el nombre, es el proceso de suavizar o filtrar la señal de CC mediante un condensador. Un condensador C1 de alto valor está conectado a la salida del circuito rectificador. Como la CC que debe rectificarse mediante el circuito rectificador tiene muchos picos de CA y ondulaciones no deseadas, para reducir estos picos utilizamos un condensador. Este condensador actúa como un condensador de filtrado que desvía toda la CA que lo atraviesa a tierra. En la salida, la CC restante ahora es más suave y sin ondulaciones.
• Condensador de salida
En la salida, el condensador C2 también está conectado al circuito. Este condensador ayuda a responder rápidamente a los transitorios de carga. Siempre que cambia la corriente de las cargas de salida, hay una escasez inicial de corriente, que puede ser cubierta por este condensador de salida.
La variación de la corriente de salida se puede calcular mediante –:
Con esto podemos decir que el capacitor de salida responderá a un cambio de corriente de 10mA por un tiempo de respuesta transitorio de 100us.
• Regulacion de voltaje
Como es necesario para todo circuito que a la salida debe proporcionar un voltaje regulado y constante sin ningún tipo de fluctuación o variación. Para la regulación de voltaje, se necesita un regulador lineal en el circuito, el trabajo de este regulador es mantener un voltaje constante al nivel requerido en la salida.
En este circuito, el voltaje de salida máximo es de 30 V, por lo que un diodo zener de 30 V es perfecto para regular el voltaje de salida. Aquí se utilizan dos diodos zener de 12 V y 18 V en serie, lo que dará un total de 30 V en la salida.
(Nota: también puede utilizar un diodo zener de 30 V o una combinación diferente de diodo zener para obtener una salida de 30 V)
• Ajuste de voltaje
Para ajustar el voltaje de salida de 0 a 30 V, se conecta una resistencia variable (RV1) a la salida. Variando esta resistencia podemos obtener voltaje en la salida según sea necesario entre 0 y 30V.
• Corriente de salida
El diodo Zener sólo puede suministrar corriente en miliamperios. Por lo tanto, para obtener una corriente de carga alta en la salida, se debe conectar algún elemento lineal en serie con la carga. Este circuito utiliza un transistor de unión bipolar NPN como elemento lineal. El transistor BC547 se utiliza para proporcionar suficiente voltaje base para el BJT 2N3055. 2N3055 es capaz de proporcionar una corriente de 2A en la salida. Para protección contra cortocircuitos, se utilizan Q3 y R3 en el circuito.
Resultados prácticos
Puntos para recordar
• La corriente nominal del transformador, puente rectificador y transistor debe ser mayor o igual al requisito de corriente de salida. Entonces el circuito único puede suministrar suficiente corriente en la salida.
• El voltaje nominal de un transformador reductor debe ser mayor que el voltaje de salida máximo requerido. Esto se debe al hecho de que el circuito experimenta una caída de voltaje debido a alguna pérdida resistiva. Por tanto, la tensión de entrada del transformador debe ser 2-3 V mayor que la tensión de salida máxima.
• Utilice un condensador C1 en la salida del rectificador, ya que este condensador puede soportar el ruido de la red.
• Utilice un condensador (C2 en este experimento) en la salida del regulador; este condensador ayuda a lidiar con cambios transitorios rápidos y ruido en la salida. El valor de este capacitor depende de la desviación de voltaje, las variaciones de corriente y el tiempo de respuesta transitoria del capacitor.
• El condensador utilizado en el circuito debe tener una tensión nominal superior a la tensión de entrada. De lo contrario, el condensador comenzará a perder corriente debido al exceso de voltaje en sus placas y explotará.
• El zener debe ser de 1W, de lo contrario comenzará a calentarse y provocará daños.
• A medida que aumenta la demanda actual en la salida, el transistor 2N3055 comenzará a calentarse. Para superar este problema, se debe montar un disipador de calor adecuado para disipar el exceso de calor. De lo contrario, el transistor explotará.
• Como nuestro circuito puede consumir una corriente de 2A en la salida. Se debe conectar un fusible de 2A a la salida del rectificador. Este fusible evitará que la corriente del circuito supere los 2 A. Para corrientes superiores a 2 A, el fusible se fundirá y esto cortará la alimentación de entrada al circuito.
Código fuente del proyecto
Código fuente del proyecto
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