diseño de una fuente lineal

INGENIERÍA EN COMUNICACIONES Y ELECTRÓNICA

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

ELECTRÓNICA DE POTENCIA 22DO PARCIALPROFESOR: JOSÉ PRIETO SOLANO

PRACTICA # 2.1FUENTE DE ALIMENTACIÓN LINEAL

GRUPO: 9EX48

ALUMNOS:

JEOVANI ORDUÑA VIDAL

RICARDO HERNANDEZ JUAREZ

10 DE NOVIEMBRE DE 2015

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ÍNDICE PÁGINA

OBJETIVO................................................................................................................................................................3

INTRODUCCIÓN......................................................................................................................................................3

MATERIAL Y EQUIPO EMPLEADO...........................................................................................................................5

PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS...........................................................................................................................5

SIMULACIÓN...........................................................................................................................................................7

CONCLUSIONES......................................................................................................................................................8

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OBJETIVO

Realizar los cálculos y la construcción de una fuente de alimentación lineal no regulada para una carga mínima de 1 A a partir de un transformado que entrega un voltaje eficaz de 24 VAC con un factor de rizo de 0.1

INTRODUCCIÓN

Fuentes de alimentación no reguladas

Las fuentes de alimentación no reguladas se usan en aquellos casos en los que las variaciones del voltaje de salida no son críticas. Las podemos encontrar en muchos circuitos de radios, cargadores de pilas, etc. Se emplean por su característica de bajo costo y simplicidad.

Tipos de fuentes no reguladas:

1- Fuente de alimentación con rectificador de media onda.2- Fuente de alimentación con rectificador de onda completa.3- Fuente de alimentación con rectificador de puente de onda completa.4- Fuente de alimentación con multiplicador de voltaje.

En el siguiente diagrama en bloques vemos una fuente de alimentación no regulada:

Figura 1.- Diagrama en bloques fuentes no reguladas

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Fuente de alimentación con rectificación de media onda.

En la siguiente figura podemos ver una fuente de alimentación de media onda y su gráfico de salida.

Figura 2.- Fuente de alimentación con rectificación de media onda

Fuente de alimentación con rectificador de onda completa.

Ahora veremos el circuito de onda completa y su simulación en Qucs.

Figura 3.- Fuente de alimentación con rectificador de onda completa

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Fuente de alimentación con rectificador de puente de onda completa.

Figura 4.- Fuente con puente de diodos

MATERIAL Y EQUIPO EMPLEADO

Resistencia de 22 ohm, 5 w Juego de puntas de pruebaTransformador de 24v, 3 ACapacitor de 4700 uf, 50vPuente de diodos PK3505, 10 A, 100v

ProtoboaltMultímetro digital Marca TESTER, Modelo MAS830OSCILOSCOPIO Agilent

PROCEDIMIENTO

1. Se realizan los siguientes cálculos para el diseño de la fuente

Voltaje en el secundario del transformador

Vpicodel secundario=Vrms del secundario x √2

Vpicodel secundario=24 v x√2=33.94 v

Después se calcula el voltaje en la salida del puente rectificador

Vpicorec .=Vpicodel sec .−2Vdiodo

Vpicorec .=33.94 v−2x 1.2v=31.54 v

Se calcula el voltaje pico a pico de rizo deseado

Vppderizo=Vpicorec . x factor derizo

Vppderizo=31.54v x0.1=3.154 v

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Se calcula el capacitor de la siguiente manera

V pp derizo= Vpicorec .f x Rcarga xC

Despejando

C= Vpico rec .f x Rcarga x V ppde rizo

Sustituyendo

C= 31.54 v120Hz x 22Ωx (3.154)

=3787.87uf

Se calcula el voltaje de CD que la fuente le entregara a la carga. Este es igual al promedio de voltaje

Vcd=Vmax+Vmin2

V cd=Vpicorec .+(Vpicorec .−Vppderizo)2

Vcd=2 xVpicorec .−Vppderizo ¿ ¿2=Vpicoℜ c .−Vppde rizo

2

Sustituyendo ecuaciones

V cd=Vpico rec .− Vpico rec .2x f x Rcarga x C

Factorizando

V cd=(1− 12x f x Rcarga xC )x Vpicorec .

Sustituyendo

Vcd=(1− 12x 120Hz x 22Ωx3787.87 x 10−6 F ) x31.54 v=29.96 v

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2. Se hacen los cálculos de ajuste por el valor del capacitor comercial

El valor comercial del capacitor más cercano es de 3.9 mf pero se consiguió un capacitor de 4.7 mf

Se realiza el cálculo para determinar el factor de rizo con este capacitor.

Vcd=(1− 12x 120Hz x 22Ωx 4700 x10−6 F )x 31.54 v=30 .27 vVppderizo= 31.54 v

120Hz x22Ωx 4700uf=2.54 v

factorde rizo=VppderizoVpico rec .

Nota: Todos los cálculos se hicieron con valores pico. Si hubieran sido valores promedio el factor de rizo seria la razón del Vprom rec entre el Vcd.

factorde rizo= 2.54 v31.54 v

=0.08=8%

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SIMULACIÓN

Se realiza la simulación en el software “MULTISIM 12” y se obtiene lo siguiente

El multímetro XMM2 está conectado para la medición de voltaje de CA en la salida del transformadorEl multímetro XMM1 está conectado para la medición de voltaje de CD en la cargaEl canal A del osciloscopio está conectado en paralelo a la cargaEl canal B del osciloscopio está conectado a la salida del transformador

Se pueden observar valores un poco más altos a los calculados ya que el software hace los cálculos considerando un voltaje de caída por diodo de 0.7v mientras nosotros ocupamos el valor que recomienda el fabricante del puente de diodos de 1.2v para cargas de 1A

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RESULTADOS

Figura de conexiones a realizar

Esta es la señal observada en la salida del puente de diodos sin carga y sin filtro

La imagen no es clara pero se marca un voltaje pico de 32v, este es el Vpico rec.

Después de colocar el capacitor se hace otra medición sin colocar la carga

Se observa un voltaje pico de 32 v con un rizado de 1.9v

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Se coloca la carga de 22 ohm en la salida de la fuente

Se observa un rizado de 2.8v similar al calculado de 2.54v con un voltaje pico de 32v similar al calculado de 31.54v

En conclusión la fuente tiene un factor de rizo de 8.75 %

CONCLUSIONES

Jeovani Orduña Con la elaboración de esta práctica nos permite adquirir los conocimientos de la fuente lineal; que utilizaremos en el desarrollo del proyecto designado en el curso. Los parámetros indispensables a verificar son el rizo, el voltaje y corriente; también verificar los componentes electrónicos que permiten el óptimo funcionamiento de la fuente.

Ricardo Hernandez

Es un buen hábito el verificar las fallas más comunes de los equipos antes de empezar a trabajar. En este caso se verifico que la fuente de alimentación funcione adecuadamente con una demanda de corriente de 1 A. Con las pruebas realizadas se validó la fuente no regulada para una carga de 22 ohm con un voltaje de operación dentro del valor de rizado requerido por los objetivos planteados en la práctica.

https://www.youtube.com/watch?v=KxrKB_PZcp0

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