LABORATORIO GUIA 3. FUENTE DE VOLTAJE

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Laboratorio de circuitos electrónicos: Fuente de voltaje

Dayana Marcela Rojas Mojica: 5600358 Sara Montagut Garay: 5600343

Marzo 2021

Universidad Militar Nueva Granada Ingeniería Biomédica Laboratorio de circuitos

1. OBJETIVOS

1. Identificar los componentes electrónicos que conforman una fuente de voltaje.
2. Conocer las funciones de los componentes electrónicos de una fuente de voltaje.
3. Simular en el software Proteus la fuente de voltaje dual.
4. Realizar el montaje en protoboard de una fuente de voltaje dual y probar        su funcionamiento.

1. INTRODUCCIÓN

Un transformador es un elemento eléctrico que por inducción electromagnética transfiere energía eléctrica entre uno o más circuitos, a uno o más circuitos a la misma frecuencia, regularmente incrementando o disminuyendo los valores de tensión y corriente eléctrica.

Los rectificadores son circuitos electrónicos que están conformados por diodos, tienen la capacidad de la forma de la onda de la señal que reciben en su entrada y se usan principalmente en las fuentes de alimentación de los equipos electrónicos. Cabe resaltar que el rectificador no cambia la amplitud de la señal que recibe a su entrada, sino que solo elimina los ciclos negativos.

Un diodo es un dispositivo electrónico constituido por una unión PN y su función es que la corriente circule sobre él en un solo sentido, y es importante señalar que cuando se trabaje con un diodo real polarizado de forma directa, la tensión que requiera para iniciar a conducir se le restará del valor de tensión que posea a su entrada.

Por otro lado está el regulador de voltaje y el potenciómetro, el regulador es el que mantiene un voltaje constante en sus terminales, el regulador lineal es un elemento que posee tres terminales y ajusta el voltaje de salida dependiendo de la señal de realimentación, el potenciómetro consiste en una resistencia continua a lo largo de la cual puede desplazarse un contacto. En el siguiente informe se elabora un circuito con ayuda de los elementos previamente mencionados, para poder realizar y comprender las etapas de una fuente de voltaje, con su respectivo análisis mediante el multímetro y el osciloscopio.

1. MARCO TEÓRICO

Una fuente de alimentación, es un elemento que proporciona una tensión adecuada para el correcto funcionamiento de un circuito. Pueden ser fuentes de voltaje o fuentes de corriente, las fuentes de voltaje, como su nombre lo dice, son equipos que suministran voltaje. El símbolo con el que normalmente se representa una fuente de voltaje es:

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Figura 1. Tomada de: https://acmax.mx/que-es-una-fuente-de-voltaje.

Una fuente de voltaje está compuesta en una primera etapa por un transformador de poder. Este es un dispositivo que permite elevar o disminuir el voltaje en un circuito, se basa en el principio de inducción electromagnética. El transformador se compone de dos embobinados aislados entre sí, unidos por un material ferromagnético. La bobina primaria del transformador es la encargada de recibir la tensión que se desea transformar y convertirla en un flujo magnético. El núcleo está encargado de transportarla a la bobina secundaria. Dicha bobina, transforma el flujo magnético en una diferencia de potencial.

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Figura 2. Transformador Eléctrico.

Existen varios tipos de transformadores:

1. El transformador elevador/reductor de tensión: Usado por empresas generadoras de electricidad, para transportar altas tensiones y que al llegar a las casas sean bajas tensiones.
2. Transformadores variables: Este tipo recibe una tensión fija, pero varía los valores de la salida.
3. Transformador de aislamiento: Incorporan un fusible térmico que permite proteger los equipos de sobre cargas, este tipo de transformadores pueden tener una o más bobinas secundarias.
4. Transformador de pulsos: Este tipo tiene una rápida velocidad de respuesta, se usa principalmente para transferir impulsos a elementos de control.
5. Transformador diferencial de variación lineal: Permiten medir desplazamientos de tipo lineal.
6. Transformador de diodo dividido: Está compuesto por diodos en todo el embobinado, que al estar conectados en serie permiten proporcionar una tensión continua.
7. Transformador de impedancia: Está encargado de adaptar antenas y líneas de transmisión.
8. Transformador estabilizador de tensión: Este tipo funciona cuando la tensión no supera el valor nominal, y protege a los equipo de sobrecargas.

La segunda etapa es la del Rectificado, conformada por diodos. El diodo, permite tomar parte de la señal de entrada, suelen existir dos configuraciones, media onda y onda completa. En el caso del rectificador de media onda, este elimina la mitad de la señal que recibe, dependiendo de cómo esté polarizado el diodo: si la polarización es directa, eliminará la parte negativa de la señal, de forma contraria la polarización eliminará la parte positiva.

El rectificador de onda completa con puente de diodos, es el usado en las fuentes de alimentación de equipos, ya que con él se obtiene una corriente muy parecida a la de las pilas o baterías. Está conformado por 4 diodos.

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Figura 3. Rectificadores de media onda y onda completa.

Un diodo es un componente electrónico que permite el flujo de la electricidad en un solo sentido. Está conformado por dos tipo de materiales diferentes, que le generan un ánodo (+) y un cátodo (-), EL primer material, se obtiene al añadir átomos al semiconductor para aumentar el número de cargas positivas o huecos; en el segundo material aunque también se añaden átomos al semiconductor, este busca aumentar las cargas negativas o electrones. Debido a sus dos terminales (ánodo y cátodo) un diodo puede se puede polarizar de dos formas:

1. Polarización directa: El diodo actúa como un interruptor cerrado. El ánodo se conecta al dispositivo de la fuente de voltaje y el cátodo se conecta al negativo, así provoca en el voltaje una caída de 0,6 a 0,7 V

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Figura 4. Polarización directa

1. Polarización inversa: El diodo actúa como un interruptor abierto. El ánodo se conecta al negativo de la fuente y el cátodo al positivo, por tanto la resistencia del diodo aumenta en grandes cantidades.[pic 6]

Figura 5. Polarización inversa

Los principales tipo de diodos son:

1. Diodo tipo LED: Cuando la corriente eléctrica pasa a través de ellos con polarización de tipo directa, emiten luz. Para identificar el ánodo y el cátodo debe observarse que la terminal más corta es el cátodo.[pic 7]

Figura 6. Diodo tipo led.

1.         Diodos rectificadores: Están hechos de silicio, son utilizados en las fuentes de voltaje para convertir la corriente AC a DC

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Figura 7. Diodo tipo rectificador

1. Puentes rectificadores: Están compuestos por uno o hasta 4 diodos (encapsulados), existen los de media onda y los de onda completa.[pic 9]

Figura 8. Diodo tipo puente rectificador. Tomada de: https://suconel.com/product/puente- rectificador-cuadrado-600v-10a-kbpc1004/

1.         Diodo Zener: Están diseñados para usarse en polarización inversa y buscan mantener fijo un voltaje.

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Figura 9. Símbolo diodo tipo Zener

1. Diodo de señal: Usados para corrientes débiles de hasta 100mA.

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Figura 10. Diodo de señal Tomado de: https://articulo.mercadolibre.com.ar/MLA-697623508- diodo-de-senal-1n4148-1-n-4148-100v-200ma-_JM

La tercera etapa de una fuente alimentadora, corresponde la etapa de filtrado, es necesaria debido a que la etapa de rectificado no se elimina la forma de AC, suele estar conformada por capacitores, tiene como función suavizar a un mínimo la componente de rizo(residuo de la componente AC) y elevar el valor promedio de tensión directa. Logrando así una señal parecida a una DC.

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