Parcial 1 - DIE

ESCUELA TECNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACION
Departamento de Ingeniería Electrónica. Sistemas Electrónicos Analógicos, Quinto Curso.
Parcial 1 del 11 de Noviembre de 2010
D.N.I.:
APELLIDOS
NOMBRE:
SOLUCION
-----------------------------------
Problema 1- Vamos a considerar el diseño de un Sistema de Alimentación para dar una
corriente fija de 0.8A que cargará una batería de 6V a corriente constante. Como fuente
de corriente constante emplearemos un regulador lineal de tres terminales que puede ser
un 7805 o un 7812, que deberá elegirse buscando la mayor eficiencia energética.
1) Dibuje el circuito que usando como entrada una tensión VIN excite al regulador que
haya elegido (justificándolo) y que estará conectado adecuadamente a la batería que
debe cargar y a cualquier elementos de circuito necesario para cumplir su misión, que
deberá ser especificado tanto en valor como en cuanto a potencia disipada. (15 p)
2) La tensión de entrada al circuito propuesto será la tensión VIN obtenida al rectificar
con un puente de diodos la tensión del secundario de un transformador cuyo primario se
conecta a los VPri=220 V eficaces de la red eléctrica y cuya tensión eficaz de secundario
VSec deberemos especificar junto con el producto V×A de dicho transformador, todo
ello de forma razonada y justificando cada decisión que adoptemos. Dibuje el circuito
completo cuya entrada sea VPri y cuya salida sea VIN sobre un condensador de capacidad
C=8000 μF, indicando la misión de C y dando el valor de tensión mínimo que este
condensador debe poder soportar. (15 p)
3) Considerando una caída de tensión VD=0.7V para cada diodo del puente rectificador,
calcule el mínimo valor de tensión de pico a la salida del secundario del transformador
que denotaremos como VSPmin y en función de ello, el valor de tensión eficaz nominal
del secundario VSNom si la tensión de red fuese siempre la nominal VPri=220 Vef. (5 p)
4) Estime la potencia disipada por el regulador en las condiciones del apartado anterior
y cuando la tensión de red es un 10% mayor que la nominal. (10 p)
5) Suponiendo que usamos el encapsulado TO-220 y que somos capaces de acoplar un
radiador metálico obteniendo una resistencia térmica Capsula-Radiador ΘCR≤10 ºC/W,
estime la resistencia térmica Radiador-Ambiente ΘRA suponiendo que la temperatura
ambiente es TA=30ºC. (5 p)
6) Suponiendo que el transformador elegido en el Apartado 3 tuviese una inductancia de
pérdidas referida al primario LP=1H y que la resistencia de este primario fuese RPri=1Ω,
estime razonadamente la potencia disipada en este primario conectado a la tensión de
red cuando en su secundario no hay nada conectado. Si debido a ello la temperatura del
transformador estuviese 5ºC por encima de TA. ¿Qué resistencia térmica ΘTrA tendría el
transformador de cara a evacuar calor hacia el ambiente?. (10 p)
7) Estime el rendimiento de este sistema de alimentación para VPri=220 Vef. (5 p)
8) Considerando la etapa de salida de un regulador conmutado que desee (a elegir entre
reductor, elevador o inversor) explique su funcionamiento básico, dibujando las formas
de onda de la bobina y de algún otro elemento que considere relevante. (15 p)
9) Tomando VD=0.25V como caída de tensión en el diodo y VDDC=0.30V como la del
dispositivo de conmutación, obtenga el rendimiento de dicha etapa para una tensión de
entrada VI=12V (de salida si eligió un elevador) y una tensión de salida VO=6V (de
entrada si eligió un elevador). Si eligió inversor, use |VO|=6V. (12 p).
10) Dibuje la forma de onda temporal de la potencia instantánea en la bobina y obtenga
su valor medio (8 p)
www.fairchildsemi.com
MC78XX/LM78XX/MC78XXA
3-Terminal 1A Positive Voltage Regulator
Features
Description
•
•
•
•
•
The MC78XX/LM78XX/MC78XXA series of three
terminal positive regulators are available in the
TO-220/D-PAK package and with several fixed output
voltages, making them useful in a wide range of
applications. Each type employs internal current limiting,
thermal shut down and safe operating area protection,
making it essentially indestructible. If adequate heat sinking
is provided, they can deliver over 1A output current.
Although designed primarily as fixed voltage regulators,
these devices can be used with external components to
obtain adjustable voltages and currents.
Output Current up to 1A
Output Voltages of 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V
Thermal Overload Protection
Short Circuit Protection
Output Transistor Safe Operating Area Protection
TO-220
1
D-PAK
1
1. Input 2. GND 3. Output
Internal Block Digram
Rev. 1.0.1
©2001 Fairchild Semiconductor Corporation
MC78XX/LM78XX/MC78XXA
Absolute Maximum Ratings
Parameter
Symbol
Value
Unit
VI
VI
35
40
V
V
RθJC
5
Input Voltage (for VO = 5V to 18V)
(for VO = 24V)
Thermal Resistance Junction-Cases (TO-220)
o
C/W
oC/W
Thermal Resistance Junction-Air (TO-220)
RθJA
65
Operating Temperature Range
TOPR
0 ~ +125
o
-65 ~ +150
o
Storage Temperature Range
TSTG
C
C
Electrical Characteristics (MC7805/LM7805)
(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI = 10V, CI= 0.33µF, CO= 0.1µF, unless otherwise specified)
Parameter
Output Voltage
Symbol
VO
Conditions
MC7805/LM7805
Min.
Typ.
Max.
TJ =+25 oC
4.8
5.0
5.2
5.0mA ≤ Io ≤ 1.0A, PO ≤ 15W
VI = 7V to 20V
4.75
5.0
5.25
VO = 7V to 25V
-
4.0
100
VI = 8V to 12V
-
1.6
50
IO = 5.0mA to1.5A
-
9
100
IO =250mA to
750mA
-
4
50
Unit
V
Line Regulation (Note1)
Regline
TJ=+25 oC
Load Regulation (Note1)
Regload
TJ=+25 oC
IQ
TJ =+25 oC
-
5.0
8.0
IO = 5mA to 1.0A
-
0.03
0.5
VI= 7V to 25V
-
0.3
1.3
IO= 5mA
-
-0.8
-
mV/ oC
-
42
-
µV/Vo
62
73
-
dB
IO = 1A, TJ =+25 oC
-
2
-
V
f = 1KHz
-
15
-
mΩ
-
230
-
mA
-
2.2
-
A
Quiescent Current
Quiescent Current Change
Output Voltage Drift
∆IQ
∆VO/∆T
Output Noise Voltage
VN
f = 10Hz to 100KHz, TA=+25 oC
Ripple Rejection
RR
f = 120Hz
VO = 8V to 18V
Dropout Voltage
VDrop
Output Resistance
Short Circuit Current
Peak Current
rO
ISC
VI = 35V, TA =+25
IPK
o
TJ =+25 C
oC
mV
mV
mA
mA
Note:
1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in Vo due to heating effects must be taken
into account separately. Pulse testing with low duty is used.
2
MC78XX/LM78XX/MC78XXA
Electrical Characteristics (MC7812)
(Refer to test circuit ,0°C < TJ < 125°C, IO = 500mA, VI =19V, CI= 0.33µF, CO=0.1µF, unless otherwise specified)
Parameter
Symbol
Conditions
MC7812
Min.
Typ. Max.
Unit
TJ =+25 oC
11.5
12
12.5
5.0mA ≤ IO≤1.0A, PO≤15W
VI = 14.5V to 27V
11.4
12
12.6
VI = 14.5V to 30V
-
10
240
VI = 16V to 22V
-
3.0
120
IO = 5mA to 1.5A
-
11
240
IO = 250mA to 750mA
-
5.0
120
TJ =+25 oC
-
5.1
8.0
IO = 5mA to 1.0A
-
0.1
0.5
VI = 14.5V to 30V
-
0.5
1.0
IO = 5mA
-
-1
-
mV/ oC
VN
f = 10Hz to 100KHz, TA =+25 oC
-
76
-
µV/Vo
Ripple Rejection
RR
f = 120Hz
VI = 15V to 25V
55
71
-
dB
Dropout Voltage
VDrop
IO = 1A, TJ=+25 oC
-
2
-
V
f = 1KHz
-
18
-
mΩ
-
230
-
mA
-
2.2
-
A
Output Voltage
VO
TJ =+25 oC
Line Regulation (Note1)
Regline
Load Regulation (Note1)
Regload TJ =+25 oC
Quiescent Current
Quiescent Current Change
Output Voltage Drift
Output Noise Voltage
Output Resistance
IQ
∆IQ
∆VO/∆T
rO
Short Circuit Current
ISC
VI = 35V, TA
Peak Current
IPK
TJ = +25 oC
=+25 oC
V
mV
mV
mA
mA
Note:
1. Load and line regulation are specified at constant junction temperature. Changes in VO due to heating effects must be taken
into account separately. Pulse testing with low duty is used.
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