Fuentes de alimentacion lineales

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Este rectificador se podría analizar como dos rectificadores de media onda con el negativo común. Al estar en el semiciclo positivo conduce el diodo 1 y el diodo 2 no conduce, pero al comenzar el semiciclo negativo el diodo 2 conduce y el diodo 1 esta polarizado en inversa. Así se logra una menor perdida de energía, aunque siempre se tiene la caída de tensión del diodo de 1v.

Pero el principal problema que tiene es que los transformadores de punto medio son mucho más caros que los normales.

Rectificador de puente de Graetz

Este tipo de rectificador es la orientación de uso común en la mayoría de las fuentes ya que solo requiere de un transformador normal y 4 diodos, como se observa en la ilustración:

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Cuando comienza el semiciclo positivo los diodos D2 y D3 conducen siendo la tensión de salida igual a la de entrada, con D1 y D4 apagados. Luego al comenzar el semiciclo negativo los diodos D1 y D4 conducen de manera que se invierte la tensión de entrada haciendo que la salida se positiva nuevamente. Gracias a esto la forma de onda es prácticamente idéntica al rectificador de onda completa.

Al completarse un ciclo completo el nivel de DC se ha duplicado respecto al rectificador de media onda, dando como resultado las siguientes ecuaciones:

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Por comodidad se utilizara este método de rectificado para todas las demás simulaciones.

Etapa del filtro

Esta etapa se encarga de que la onda que sale del rectificador quede lo más recta posible y lograr una mayor similitud a una corriente continua perfecta. Para lograr esto se utilizan filtros de capacitores como se observa en la siguiente imagen:

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Al comenzar a subir la tensión el capacitor empieza a cargarse hasta la tensión máxima luego al disminuir la tensión de entrada y el capacitor tener un mayor potencial, el segundo se descarga hasta que la tensión de entrada vuelve a subir y carga nuevamente el capacitor. Este proceso ocurre constantemente y existe una gran diferencia entre un filtro para la salida de un rectificador de media onda que el de uno de onda completa o de puente.

Para determinar el tamaño del capacitor hay que tener en cuenta un dato importante que es el riple. Al filtrar la entrada del rectificador es imposible lograr una señal continua perfecta, entonces existe una pequeña variación de tensión, esta variación es llamada riple. El valor de variación es dado por el uso que se le dará a la fuente. El riple (Vr) se puede calcular utilizando las siguientes ecuaciones:

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Il es la corriente que circula por la carga, f es la frecuencia de entrada, y C el valor del capacitor

Con el rectificador de onda completa para tener una tensión de riple aceptable se deberá colocar un capacitor de gran tamaño ya que este deberá almacenar una gran cantidad de energía para alimentar la carga mientras la tensión de entrada es 0. Esto conlleva a que al momento de carga del capacitor halla un pico de corriente muy alto que podría quemar los diodos de la etapa anterior. El efecto se puede observar en la imagen a continuación (el valor del capacitor se calculó con las ecuaciones descritas anteriormente):

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En cambio, si se utiliza un rectificador de onda completa o de puente, donde las salidas son prácticamente iguales, será posible utilizar un capacitor de menor tamaño ya que este tendrá más tiempos para cargarse y se descargara en un periodo de tiempo menor. Se muestra un gráfico a continuación(los valores del capacitor fueron calculados con las ecuaciones que se muestran a continuación de la descripción):

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Algo muy importante a tener en cuenta al calcular el capacitor es el riple pedido y que si se coloca uno muy grande sin tener en cuenta el pico de corriente máximo que soportan los diodos se corre el riesgo de quemar los diodos.

Las ecuaciones para el cálculo del capacitor de filtrado con un riple del 10%, un valor aceptable, son:

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Donde f es la frecuencia y Vp la tensión de pico.

Si se quiere calcular el capacitor para un 7% de riple se multiplica el resultado de la ecuación de arriba por 1,4.

Etapa del regulador

En esta etapa se utiliza un circuito regulador o estabilizador para reducir el rizado y proporciona la tensión necesaria con exactitud.

Existe una gran variedad de reguladores pero los más utilizados son los de 3 terminales, ya que son los más sencillos de utilizar y los más baratos. Además son muy exactos y precisos. Entre los reguladores de 3 pines existen los reguladores fijos y variables.

Reguladores fijos

En el siguiente diagrama se observa la conexión de los pines, utilizando la serie de reguladores fijos 78xx (reguladores positivos) o 79xx (reguladores negativos):

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El valor de tensión entre Vout y GND es un valor fijo dependiente del modelo de regulador utilizado. La corriente que entra o sale por GND es prácticamente nula, por lo que no se tiene en cuenta al momento de calcular el circuito. Para el correcto funcionamiento del dispositivo debe haber un margen de 3v mayor que la salida. Las principales características de esta serie son que la tensión Vout es de xx volts y una corriente máxima de 1A o 1,5A.

Reguladores variables

Este tipo de reguladores tienen la capacidad de variar la tensión entre Vout y la referencia. El regulador variable más común es el LM317 un regulador positivo, también es