Fuente de alimentación regulable de +/- 1,25V a +/- 22V 1A
Acerca del suministro de energía
La fuente de alimentación es la base de todo dispositivo electrónico. 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 +/- 1,25 V a +/- 22 V con 1 A como corriente máxima.
Visión general
En este experimento, estamos creando una fuente de alimentación positiva y negativa simétrica regulada ajustable. Para reducir cualquier fluctuación y ondulación en la salida, la fuente de alimentación debe regularse para poder proporcionar un voltaje constante en la salida. Esta fuente de alimentación proporciona voltaje regulado y ajustable en la salida.
La fuente de alimentación que estamos fabricando recibe 220 Vac como entrada y genera un voltaje CC variable en el rango de +/- 1,25 V a +/- 22 V. Esta fuente de alimentación puede proporcionar una corriente máxima de 1A en la salida.
Componentes necesarios
| Nombre del componente | Especificación | Cantidad |
|---|---|---|
| Transformador Tr1 | Reducir 24V-0-24V/2A | 1 |
| Diodo D1-D6 | 1N4007 | 6 |
| Resistencia variable
RV1, RV2 |
10k | dos |
| Regulador de voltaje | LM317 | 1 |
| Regulador de voltaje | LM337 | 1 |
| Condensador C1, C2 | 100uF 63V | dos |
| Condensador c3, c4 | 10uF 63V | dos |
| Condensador C5,C6 | 1uF 50V | dos |
| Condensador cerámico C7, C8 | 0,1 uF | dos |
| Resistencia R1,R2 | 240 ohmios | dos |
| Fusible | 1A | dos |
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.
Laboral
• Reducir el suministro de red mediante transformador de entrada.
El voltaje de la red (electricidad que llega a nuestra casa desde el gobierno) es de aproximadamente 220 V, pero de acuerdo con los requisitos del circuito, solo se requiere un voltaje de 22 V en el terminal de salida. Para reducir estos 220 V a 22 V, se utiliza un transformador reductor de tira central. El uso del transformador con toma central es generar voltaje positivo y negativo en la salida. La cinta central proporcionará tierra al circuito y las dos cintas restantes proporcionarán voltaje positivo y negativo. El transformador reductor que estamos utilizando tiene una clasificación de 24V-0-24V/2A. Este transformador reduce el voltaje de la línea principal a 24 V como se muestra en la imagen a continuación. El circuito sufre alguna caída en forma de pérdida resistiva y por IC LM317. Por lo tanto, se coloca en el circuito un transformador de voltaje superior al voltaje requerido para la aplicación y puede proporcionar una corriente de 2 A en la salida, que es adecuada para nuestra aplicación de 1 A.
• 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 +/- 24 Vca a +/- 24 V CC. Como el rectificador de onda completa es más eficiente que el de media onda, ya que puede proporcionar un uso completo del pulso negativo y positivo 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. El diodo 1N4007 se utiliza en rectificación de onda completa, ya que puede permitir una corriente de 1 A y un suministro de 24 V.
• Suavizado
Como sugiere el nombre, es el proceso de suavizar o filtrar la señal de CC mediante un condensador. Un condensador C1 y C2 de alto valor está conectado en el lado de entrada después del puente rectificador para proporcionar CC pura en la salida. Como la CC que es rectificada por el circuito rectificador tiene muchos picos y ondulaciones de CA, 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, los condensadores C5, C6, C7 y C8 también están conectados al circuito. Los condensadores C5 y C6 ayudan en una respuesta rápida a los transitorios de carga. Siempre que cambia la corriente de carga de salida, hay una escasez inicial de corriente, que este condensador de salida puede cubrir.
Los condensadores C7 y C8 son condensadores cerámicos, la impedancia o ESR de los cerámicos es baja en comparación con un condensador electrolítico. Por lo tanto, C7 y C8 se utilizan en paralelo con el condensador electrolítico sólo para disminuir la impedancia de salida equivalente.
La variación de la corriente de salida se puede calcular mediante –:
Corriente de salida, Iout = C (dV/dt)
dV = Desviación de voltaje máxima permitida
dt = tiempo de respuesta transitorioConsidere dv = 100mV
dt = 100us En este circuito C = 1uF Isalida = 1u (0,1/100u) Isal = 1mACon esto, podemos decir que el condensador de salida responderá a un cambio de corriente de 1 mA durante un tiempo de respuesta transitoria de 100 us. Los condensadores C3 y C4 están conectados al pin de sintonización. Estos condensadores evitan que la ondulación se amplifique a medida que aumenta el voltaje de salida.
• Regulación de voltaje por LM317
Para alimentar IC se utiliza LM317 regulado de 1,25V a 22V y para -1,25 a -22V en la salida se utiliza IC LM337. Ambos circuitos integrados son capaces de suministrar corriente de 1,5 A, por lo que son adecuados para nuestros requisitos de 1 A. En este circuito, LM317 y LM337 proporcionarán un voltaje ajustable correspondiente a su voltaje de entrada. Ambos tienen la característica de buena regulación de carga. Proporcionarán voltaje regulado y estabilizado en la salida independientemente de la variación en el voltaje de entrada y la corriente de carga.
Acerca de LM317 y LM337
317 es un regulador de voltaje positivo que proporciona una salida en el rango de 1,25 V a 37 V con un voltaje de entrada de hasta 40 V. Por el contrario, 337 es un regulador de voltaje negativo que proporcionará -1,25 V a -37 V con un voltaje de entrada de hasta. -40V. En la salida, ambos pueden suministrar una corriente máxima de 1,5A según la ficha técnica en condiciones ideales.
Para establecer el voltaje deseado en la salida, se utiliza un circuito divisor de voltaje resistivo entre el pin de salida y tierra. El circuito divisor de voltaje tiene una resistencia de programación (resistencia fija) y otra es una resistencia variable. Tomando una proporción perfecta entre la resistencia de retroalimentación (resistencia fija) y la resistencia variable, podemos obtener el valor deseado del voltaje de salida correspondiente al voltaje de entrada.
En este experimento, las resistencias R1 y R2 se utilizan como resistencia de programación para 317 y 337 respectivamente.
Las resistencias variables RV1 y RV2 se utilizan para variar el voltaje de salida en 317 y 337 respectivamente.
• Diodo de protección
Se debe conectar un diodo D5 al 317, como se muestra en la imagen a continuación. Para evitar que el condensador externo se descargue a través del IC durante un cortocircuito de entrada. Cuando la entrada está en cortocircuito, el cátodo del diodo está en potencial de tierra. El terminal del ánodo del diodo tiene alto voltaje ya que C5 está completamente cargado. Entonces, en este caso, el diodo tiene polarización directa y toda la corriente de descarga del capacitor pasa a través de un diodo a tierra. Esto salvará al LM317 de la corriente inversa.
De manera similar, se conecta un diodo D6 al IC 337 para evitar que el IC descargue el capacitor C6 a través del IC cuando la entrada está en cortocircuito.
• Tensión de salida
El voltaje de salida se puede variar usando los pines de sintonización 317 y 337. Las resistencias variables RV1 y RV2 proporcionan el voltaje de salida de 1,25 V a 22 V y -1,25 a -22 V respectivamente.
Observación práctica
Tensión de salida sin carga
• En LM317
Variando RV1 podemos variar el voltaje de salida en el rango
Vsalida = 1,25 V a 22 V Cuando la carga está conectada a la salida configurando el voltaje a 20V• Carga RL1 = 50 ohmios
Vout (anotado) = 16 V (caída de voltaje de 20 V a 16 V)Entonces la salida actual
salgo = 300mA
Variando RV2 podemos variar el voltaje de salida en el rango
Vsalida = -1,25 V a -22 V
Cuando la carga está conectada a la salida configurando el voltaje en -20V
• Carga RL1 = 50 ohmios
Vout (observado) = 17,5 V (caída de voltaje de -20 V a -17,5 V)
Entonces la salida actual
salgo = 320mA
Con esto se puede analizar que cuando la demanda de corriente aumenta en la salida, el voltaje de salida comenzará a disminuir. A medida que aumenta la demanda actual, IC 317 y 337 comenzarán a calentarse y el IC experimentará más caídas, lo que reducirá el voltaje de salida. Por lo tanto, se requiere un disipador de calor adecuado cuando se aumenta la corriente consumida en la salida para disipar el exceso de calor del circuito. Internamente, el LM317 puede tolerar 2 W de disipación de potencia por encima de esta potencia, lo que requiere un disipador de calor.
Solicitud
Puntos para recordar
• La corriente nominal de un transformador reductor, diodo puente y diodo de salida debe ser mayor o igual a la corriente requerida en la salida. De lo contrario, no podrá proporcionar la corriente requerida 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 317 y el 337 experimentan una caída de voltaje de alrededor de 2-3 V. Por lo tanto, el voltaje de entrada debe ser de 2 V a 3 V mayor que el voltaje de salida máximo.
• Utilice un condensador de alto valor en la entrada, ya que un condensador de alto valor puede lidiar con el ruido de la red. Utilice también un condensador en la salida, este condensador ayuda a lidiar con cambios transitorios rápidos y ruido en la salida. El valor del condensador de salida depende de la desviación de voltaje, corriente de salida y tiempo de respuesta transitoria del circuito.
• Utilice un diodo de protección si se utiliza un valor de condensador alto en la salida del IC. Para evitar que el condensador externo se descargue a través del IC durante un cortocircuito de entrada.
• 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.
• Para impulsar una carga de salida alta, se debe montar un disipador de calor en los orificios del regulador. Esto evitará que el CI explote.
• Como nuestro circuito puede consumir una corriente de 1A en la salida. Se debe conectar un fusible de 1A a la salida del rectificador. Este fusible evitará que la corriente del circuito exceda 1A. Para corrientes superiores a 1A, el fusible se fundirá y esto cortará el suministro eléctrico al circuito.
Código fuente del proyecto