Universidad Nacional de Rosario
Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura
Escuela de Ingeniería Electrónica
Departamento de Electrónica
ELECTRÓNICA III
Problema propuesto de
fuente de alimentación regulada
Fernando A. Marengo Rodriguez
Circuito propuesto
T1
+
+
T2
R3
Vi
R1
Vo
+
DZ1
R2
-
-
Relación con la realimentación
¡Los parámetros se
pueden calcular con
la teoría de
realimentación!
R3
T2-T1
+
+
DVi
Vimed
DZ1
R1
+
V0=VZ1.(1+R1/R2)
R2
-
Análisis de la fuente
• Fuente lineal tipo serie y fija (no flotante).
• Mayor rendimiento con IL baja.
• Funcionalidad de componentes: relacionarlo con
diagrama de bloques de la fuente lineal serie.
Dispositivo
de paso
Vi
Vo
Amplificación
Referencia
Comparación
Muestreo
Análisis en bloques
T1
Dispositivos
de paso
+
+
T2
R3
Vi
R1
Vo
+
Comparación
DZ1
Referencia
-
Amplificación
Muestreo
R2
-
Proceso de regulación
• Variaciones de V0 frente a IL, Vi y T.
DV0/DIL  SL= -R0 regulación de carga
DV0/DVi  SV regulación de línea
DV0/DT  ST sensibilidad térmica
Regulación de carga R0
T1
+
IL
T2
R3
Vi
R1
+
Vo
-
DZ1
R2
-
+
Z0
Cálculo de R0
r0D
C
B
ib
R3
DVi=0
+
ed r i
-
DIL
hfeDib
r0
av.ed
E
hieD
R1
+
DV0
rZ1
R2
Cálculo de R0
Aproximando se llega a la siguiente
expresión:
R0 = [ (R1+R2) // R’],
donde
R’ = (1+R1/R2).hieD / (hfeD.av).
Regulación de línea SV
T1
+
IL
T2
R3
Vi
R1
+
Vo
-
DZ1
R2
-
+
Z0
Cálculo de SV
r0D
C
hfeib
B
ib
R3
+
DVi
+
ed r i
-
E
hieD
R1
+
DVo
r0
av.ed
-
rZ1
R2
Cálculo de SV
Mediante aproximaciones adecuadas se
llega a que la regulación de línea es:
SV = (1+R1/R2) . rZ1 / R3
R3
+
DVi
R1
ed=0
rZ1
R2
+
DVo
-
Cálculo de los componentes
• Dadas V0 e ILmáx diseñamos los componentes y la tensión Vi.
V0=VZ1.(1+R1/R2)  adoptamos VZ1, luego R1 y R2.
Para obtener la V0 deseada con componentes de valor
comercial es necesario agregar un potenciómetro. Esto
además posibilita compensar dispersiones.
R1, R2  R1com, R2com, P.
R3  aún con tensión de entrada mínima debe proveer al
zéner una corriente mayor a Izk (por ejemplo 3Izk).
AO  debe ser capaz de proveer corriente IL / hfeD.
Vi  adopto el mínimo valor incluyendo tolerancia y rizado 
Vimin = Vimed mín – Vi rizado pico
Vimed mín = Vimed(1-a)  variaciones en la línea de CA.
Vi rizado pico = V rizado ef . 3  imperfecciones del filtro de CA.
Solución V0=12V, IL máx=5A
Elección de R1, R2
Elijo VZ1=5,1V (5%) R1=1,353 R2
Adopto R1c=R2c=10k (5%), potenciómetro P=10k
(10%)
- Sin dispersiones resulta (R1/R2)mín=0,5;
(R1/R2)máx=2.
-Contemplando dispersiones es (R1/R2)máx=1,76
PR1,2= V02/(R1c+R2c+P)=4,8mW  Elijo resistores
de 1/4W.
Elección de R3
R3= VR3mín/Izmín;
VR3mín=Vimín-VZ1máx
Vi = V0+Vdif;
Vdif > VBE1+VCE2sat
Dejando margen de excursión de V0 para el
AO de 1V, elijo
Vdif mín= 4V  Vimín=16V.
Adoptando Izmín=1mA, resulta
R3=11,64k  R3=10k.
Diseño de Vi
Vimín = Vimed (1-aL) – Vi riz p
Vi riz p = Vi riz ef . 3
Vi riz ef = Vimed . FR
Proponiendo aL%=20% y FR%=2%, resulta que la
tensión media de entrada y de rizado pico son
Vimed=20,91V
Vi riz p=724mV
En el otro extremo es
Vimáx = Vimed (1+bL) + Vi riz p
Vimáx = 23,73V (con bL=10%).
PZ1, PR3, AO
IZmáx = (Vimáx- Vzmín)/R3  PZ1= 10,1mW  zéner de 1/4W.
PR3= IZmáx2 R3= 36,1mW  R3 de 1/4W.
El AO debe:
- ser capaz de proporcionar a los BJT la máxima corriente
que estos pueden demandar
 IsalAO=IL/ (hFE1. hFE2) = 5mA
- poder funcionar con una alimentación que varíe entre
Vimín y Vimáx
 16V < ValimAO < 23,73V
PT1, PT2
PDT1= (VCE1 . IL)máx = 60 W  PT1max/2
T1 puede funcionar satisfactoriamente en este circuito ya
que la potencia aquí disipada sería la mitad de la que
puede disipar con disipador infinito (regla empírica).
El disipador necesario tiene una resistencia térmica de
Rda < (Tjmáx- Ta) / PDT1– Rjc - Rcd = 0,67 ºC/W.
PDT2= [(Vi - V0 - VBE1). IL/hFE1]máx = 2,62 W  << PT2máx/2
Para este BJT, propongo no usar disipador, resultando
Tjmáx = Ta + PDT2. Rja = 170 ºC < 200 ºC.
Circuito resultante
2N3055
+
+
TIP 41
10k
Vo
+
Vi med=20,91V
-20%
+10%
FR=2%
10k
5,1V
5%
10k
10k
-
-
Descargar

Problema resuelto de fuentes reguladas