Mini fuente de alimentación regulable 0V-15V
Acerca del suministro de energía
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 15 V con 1 A como corriente máxima.
Visión general
En este experimento, estamos creando una fuente de alimentación 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. Nuestra fuente de alimentación proporciona voltaje regulado y ajustable en la salida.
La fuente de alimentación que estamos fabricando recibe 220 VCA como entrada y genera un voltaje de CC variable en el rango de 0-15 V. Esta fuente de alimentación puede proporcionar una corriente máxima de 1A en la salida.
Componentes necesarios
| Componentes necesarios | Especificación | Cantidad |
|---|---|---|
| Transformador Tr1 | Inferior 18V-0-18V | 1 |
| Diodo D1-D6 | 1N4007 | 6 |
| Resistencia variable RV1 | 10K | 1 |
| Regulador de voltaje | LM317 | 1 |
| Condensador C1 | 470uF 50V | 1 |
| Condensador C2 | 220uF 50V | 1 |
| Resistencia R1 | 820OHM | 1 |
| Resistencia R2 | 1K,2W | 1 |
| Fusible | 1A | 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.
Laboral
• Reducir el suministro de red mediante transformador de entrada.
El voltaje de la red (electricidad proveniente del gobierno) es de aproximadamente 220 V, pero según los requisitos del circuito, solo se requiere un voltaje de 15 V en el terminal de salida. Para reducir estos 220 V a 15 V, se utiliza un transformador reductor. El transformador reductor que estamos utilizando tiene una clasificación de 18V-0-18V/2A. Este transformador reduce el voltaje de la línea principal a 18 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, en este circuito se coloca un transformador de voltaje superior al voltaje requerido para la aplicación (0-15 V) que puede proporcionar una corriente de 1 A en la salida.
• 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 18 VCA en 18 VCC. 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 un suministro de corriente de hasta 1 A y 18 V.
• 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 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, 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 carga de salida, hay una escasez inicial de corriente, que este condensador de salida puede cubrir.
La variación de la corriente de salida se puede calcular mediante
Corriente de salida, Isal = C (dV/dt)
• Regulación de voltaje por LM317
Para proporcionar un voltaje regulado en la salida, se utiliza IC LM317. Este IC es capaz de entregar una corriente de hasta 1,5, por lo que es adecuado para nuestros requisitos de 1A. En este circuito, el LM317 proporcionará un voltaje ajustable correspondiente a su voltaje de entrada. Este IC tiene la buena característica de regulación de carga. Proporcionará regulación y estabilización del voltaje de salida independientemente de las variaciones en el voltaje de entrada y la corriente de carga.
Acerca de LM317
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. Puede proporcionar una corriente de salida máxima de 1,5 A según la hoja de datos 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 R1 (resistencia fija) y otra es la resistencia variable RV1. 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.
• Diodo de protección
Se puede conectar un diodo al IC LM317, como 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 C2 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. En este experimento, dos diodos ya están conectados en serie en la salida, lo que evita que el CI entre en contracorriente. Por tanto, no es necesario conectar un diodo de protección a este circuito.
• Tensión de salida
El voltaje de salida se puede variar usando el pin de sintonización del IC LM317. La resistencia variable RV1 se utiliza para variar el voltaje de salida de 0V a 15V. Dado que la salida mínima de LM317 es 1,25 V, se conectan dos diodos 1N4007 en serie con la resistencia R2 de 1 K para acercar la salida mínima a 0 V. Cada diodo sufre una caída de 0,7 V y la caída restante la absorbe la resistencia de 1k. Por tanto, en la salida obtenemos una tensión mínima de 0,3V y una tensión máxima de 15,35V.
Observación práctica
Caso 1:
Tensión de salida sin carga
Variando RV1 podemos variar el voltaje de salida en el rango
Vsalida = 0,34 V a 15,35 V
%Error= (Valor experimental – valor esperado)*100/Valor esperado % de error = (15,35 – 15)* 100/15 %Error = 2,3%Caso2:
Cuando la carga está conectada a la salida configurando el voltaje en 15.35V
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, el IC LM317 comienza 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 LM317 experimenta una caída de voltaje de alrededor de 2-3 V. Por lo tanto, el voltaje de entrada debe ser 2-3 V mayor que el voltaje de salida máximo requerido.
• 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 siempre un diodo de protección cuando utilice un condensador después de un IC regulador de voltaje, para evitar que el IC entre en contracorriente durante la descarga del condensador.
• 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 activación de carga de alto rendimiento, 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 supere 1A. Para corrientes superiores a 1A, el fusible se fundirá y esto cortará el suministro eléctrico al circuito.
Código fuente del proyecto
