TRABAJO DE INVESTIGACION : REGULADORES DE VOLTAJEFuentes de alimentación reguladaUna fuente de alimentación no regulada co...
control, de forma que la tensión de salida casi permanece constante, esto es debido a que un aumento en lasalida polariza ...
Regulador ajustable LM337El LM337 es un regulador de tres terminales de voltaje negativo capaz de entregar 100 mA y un ran...
El −LM337 es encapsulado en una envase TO−92 tipo transistor. El LM337 tiene un rango de operacióndesde los −25 ºC a 125 º...
* Refiriéndonos al primer circuito vale hacer la siguiente aclaración:      • Cuando CL supera los 20 ðF, D1 protege al LM...
de carga va disminuyendo el rendimiento va tendiendo a cero.Las fuentes en paralelo , tanto las formadas por un zener , co...
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  1. 1. TRABAJO DE INVESTIGACION : REGULADORES DE VOLTAJEFuentes de alimentación reguladaUna fuente de alimentación no regulada consta de un transformador, un rectificador y un filtro. Hay tresrazones por las cuales tal sistema sencillo no es suficientemente bueno para algunas aplicaciones. La primeraes su mala regulación; la tensión de salida no es constante conforme varía la carga. La segunda es que latensión continua de salida varía directamente con la entrada alterna. La tercera es que la tensión continua desalida varía con la temperatura, en particular si se utilizan dispositivos semiconductores.EstabilizaciónPuesto que la tensión continua de salida Vo depende de la tensión continua no regulada de entrada Vi, de lacorriente en la carga IL y de la temperatura T, la variación Vo de la tensión de salida de una fuente dealimentación puede expresarse comoVo = Sv Vi + Ro L + ST TCuanto menor son los valores de los tres coeficientes, mejor es la regulación de la fuente de alimentación.Regulador seguidor de emisorfig.1Este circuito utiliza un transistor para absorber la diferencia entre los voltajes de entrada y salida.Vo = Vc − Vce = Vz − VbeIs = Iz + Ib = ( Vc − Vz ) / RsIb = IL / HFEEn este circuito, para carga plena, el diodo zener absorbe solo la corriente de la base, que esconsiderablemente menor que la corriente de carga. Conforme aumenta Vc, se incrementará Vce paramantener Vo constante. Puesto que también Is aumenta con Vc, se incrementarán también Vz y Voligeramente, lo que modifica la regulación de la línea. Conforme aumenta IL , lo hace también Vbe, debido ala transconductancia Gm del transistor. Puesto que Ib también aumenta, Iz disminuye y la resultante decreceen Vz, sumándose al incremento en Vbe, lo que afecta a la regulación de la carga.Regulador de tensión serieLa razón física de la mejora de la regulación de tensión con el circuito regulador de seguidor de emisor, resideen el hecho de que una fracción grande del aumento de la tensión de entrada aparece a través del transistor de 1
  2. 2. control, de forma que la tensión de salida casi permanece constante, esto es debido a que un aumento en lasalida polariza al transistor de control de forma que la corriente disminuya. Esta polarización adicionalprovoca un aumento en la tensión colector emisor, que tiende a compensar el aumento de entrada.De esta explicación se deduce que si la variación de la salida fuese amplificada antes de aplicarse al transistorde control, la estabilización sería mejor.El siguiente circuito muestra este conceptoSegún dicho esquema, una fracción de la tensión de salida bVo, se compara con la tensión de referencia VR.La diferencia bVo − VR es amplificada por Q2. Si la tensión de entrada aumenta, Vo aumenta sololigeramente y, sin embargo, Q2 puede provocar una variación grande de corriente en R3 (y, puesto que latensión base emisor es pequeña, también a través de Q1) y Vo permanezca prácticamente constante.# Comentarios adicionalesSe han desarrollado muchos circuitos para estabilizar el voltaje de referencia, mejorar la limitación de lacorriente operacional y la respuesta transitoria, los cuales se pueden encontrar en la fuente de alimentacióncomerciales. Cuando aparecieron los circuitos integrados y la tecnología de los híbridos, muchos de esoscircuitos se incluyeron en paquetes pequeños, tales como el regulador de tres terminales. Como resultado, enla actualidad, muchas fuentes de alimentación utilizan pequeños circuitos integrados para regular la salida devoltaje hasta 5 mV.La mayoría de las fuentes de alimentación tienen un capacitor de salida que reduce la impedancia de salida,mejora la respuesta transitoria y ayuda a estabilizar.Fuentes de alimentación de CI de tres terminalesLos reguladores de CI de tres terminales pueden diseñarse para manejar voltaje positivo o negativo y puedenser fijos o ajustables. Los valores comunes de voltaje de 5,6,8,12,15,18 y 24 voltios están disponibles confacilidad para proporcionar corrientes nominales de hasta 3 amper. Los transistores externos de paso en seriepueden utilizarse conjuntamente con los reguladores de tres terminales, con el objeto de mejorar la capacidadde corriente de carga. Este tipo de regulador puede considerarse como un convertidor de CC a CC con buenacapacidad de filtrado. Este tipo emplea usualmente en forma interna alguna forma de limitación de corriente yprotección contra sobrecarga térmica.Para obtener una operación óptima, el voltaje de entrada debería ser de varios volts superior al voltaje deseadode salida, así como debería emplearse un capacitor de entrada, típicamente de tantalio, si el regulador seencontrara a una cierta distancia del capacitor de filtro de la fuente de alimentación. En las siguientes figurasse muestran diagramas de fuentes de alimentación basadas en un regulador de tres terminales de salida fija ydel tipo ajustable respectivamente. 2
  3. 3. Regulador ajustable LM337El LM337 es un regulador de tres terminales de voltaje negativo capaz de entregar 100 mA y un rango desalida de 1.2 a 37 volts. Requiere solo dos resistores para fijar la tensión de salida, además las regulaciones delínea y de carga son mejores que la de los reguladores fijos.Además de su mejor rendimiento sobre los reguladores fijos, el LM337 ofrece una protección completa contrasobrecarga. Incluyendo en el chip un limitador de corriente y protección contra sobrecarga térmica. Todas lasprotecciones de sobrecarga permanecen funcionales aún cuando la terminal de ajuste esté desconectada.# Características: • Salida ajustable hasta 1.2 volts. • Salida de corriente garantizada a 100 mA. • Regulación de línea típicamente 0.01 % / volts. • Regulación de la carga típicamente 0.1 % . • Límite de corriente constante con la temperatura. • Elimina la necesidad de almacenar mucho voltaje. • Encapsulado estándar de tres terminales. • Rechazo de rizado de 80 db.Generalmente solo un simple capacitor sólido de salida (de tantalio) es necesario solo si el dispositivo seencuentra alejado de los filtros capacitores de entrada en cuyo caso se utiliza una derivación a la entrada. Sepuede agregar un mayor capacitor a la salida para mejorar la salida transitoria. El terminal de ajuste puede serderivado para lograr altos rangos de rechazo de rizado, los cuales son difíciles de lograr con reguladores detres terminales.Además de reemplazar a los reguladores fijos, el LM337 es muy útil en una amplia gama de aplicaciones.Como el regulador está flotando y ve solo el voltaje diferencial de entrada salida, se puede entregar varioscientos de voltios siempre que no exceda el voltaje diferencial máximo de entrada salida.Se convierte en un regulador ajustado conmutado simple, en un regulador de salida programable o conectandoun resistor fijo entre el ajuste y la salida, el LM337 puede ser usado como un regulador de corriente deprecisión. Alimentación con apagado electrónico puede ser obtenido conectando a masa el terminal de ajuste,el cual programa la salida a 1.2 voltios donde la mayoría carga un poco de corriente. 3
  4. 4. El −LM337 es encapsulado en una envase TO−92 tipo transistor. El LM337 tiene un rango de operacióndesde los −25 ºC a 125 ºC.Aplicaciones típicasEn operación el LM337 tiene una referencia de tensión interna de precisión que desarrolla una tensiónnominal de −1.25 voltios, VREF, entre la salida y la terminal de ajuste. La tensión de referencia aparece através del resistor programado , R1. Como VREF es constante, existe una corriente constante, I1 a través delresistor programado. La tensión de salida está dada entonces porVo = VREF + ( I1 + IADJ ) R2= VREF + ( VREF R2 / R1 ) + IADJ R2= VREF ( 1 + R2 / R1 ) + IADJ R2Nótese que si VREF, R1, R2 e IADJ son constantes, entonces Vo también es una constante.A menudo se utiliza un capacitor de paso de entrada. Para casi todas las aplicaciones, es adecuado uncapacitor de disco de 0.1ðF o uno sólido de tantalio de 1 ðF. Este capacitor corta las variaciones de altafrecuencia que ocurren en los circuitos adjuntos.Aunque el LM337 es estable sin capacitores de salida, como en cualquier circuito retroalimentado, ciertosvalores de capacitancia externa pueden provocar oscilaciones excesivas conocidas como timbrado. Este seproduce con capacitancias entre 500 y 5000 ðF. Un capacitor de tantalio sólido de 1 ðF ( o electrolítico dealuminio de 25 ðF ) en la salida reduce este efecto y asegura la estabilidad.Diodos de protecciónCuando se utilizan capacitores con cualquier tipo de CI regulador es a veces a necesario añadir unos diodos deprotección para evitar descargas de los condensadores a través de puntos de baja corriente del regulador. Lamayoría de los condensadores de 20 ðF tienen la suficiente resistencia interna como para entregar picos de 20A cuando se los cortocircuita. Aunque ello ocurre durante un periodo de tiempo muy corto, la energía puestaen juego es suficiente para dañar ciertas partes del CI.Cuando se conecta un condensador a la salida de un regulador y se cortocircuita su entrada, éste se descargaráa través del regulador. La corriente de descarga depende del valor del condensador, de la tensión de salida yde la velocidad de decrecimiento de la tensión de entrada. 4
  5. 5. * Refiriéndonos al primer circuito vale hacer la siguiente aclaración: • Cuando CL supera los 20 ðF, D1 protege al LM337 frente a cortocircuitos en la entrada. • Cuando C2 supera los 10 ðF y Vo los −25 V, D2 protege al LM337 frente a cortocircuitos en la salida.* Haciendo referencia al segundo circuito tenemos que: • C1 = 1 ðF tántalo sólido ó 10 ðF electrolítico de aluminio, para estabilidad • C2 = 1 ðF tántalo sólido, solamente requerido si el regulador se encuentra alejado más de 10 cm de los condensadores de filtro de la fuente. • Relación de regulación de tensión:Vo = −1.25 V ( 1 + R2 / 240 ) + ( − IADJ x R2 )Regulador ParaleloLa estabilización de tensión con elemento regulador en paralelo a tiende a dos principios fundamentales:• El elemento regulador mantiene fija la tensión entre sus extremos , y por lo tanto en la carga , debido a que el valor de corriente que por el circula es directamente proporcional al valor de la carga, cuanto mayor sea el valor óhmico de la carga , mayor será el valor de corriente por el elemento regulador .• El elemento regulador mantiene fija la tensión entre sus extremos y, por lo tanto en la carga , debido a que el valor de corriente que por él circula es directamente proporcional al valor de la tensión de entrada al conjunto regulador paralelo.Transistor en paraleloEl funcionamiento del circuito es el sgte.; la tensión en extremos de la tensión del zener es prácticamenteconstante ; un aumento de la tensión en la carga produce un aumento igual de la tensión emisor − base deltransistor; esta situación produce un aumento de la corriente de emisor , y , por lo tanto , una mayor caída detensión en la resistencia , lo cual tiende a restaurar la tensión de salida a su valor original .A pesar de la ventaja que supone ampliar el alcance en potencia disipada del zener , este tipo de fuenteregulada prácticamente no se utiliza debido a su escaso rendimiento . Obsérvese que a medida que la corriente 5
  6. 6. de carga va disminuyendo el rendimiento va tendiendo a cero.Las fuentes en paralelo , tanto las formadas por un zener , como por un zener y un transistor , tienen la ventajade que el elemento regulador está automáticamente contra cortocircuitos de salida .C.IC.I−BO−ViC22R2LM337R12Vout−VintVoutVintC2C1R2R1AdjLM337Vo2CLD12D22 6

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