Fuentes de Alimentación
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Fuentes de Alimentación Fuentes de Alimentación Fuentes de Alimentación Regulador Disipativo DC/DC 1A 7V 1A Rendimiento UE 12V US=5V Potencia de entrada y salida PE = 12 × 1 = 12 W PS = 5 × 1 = 5 W 5Ω PS 5 η = = = 0.42 PE 12 Fuentes de Alimentación Fuentes de Alimentación Parámetros Valor medio de la tensión y corriente de salida: UOmed , IOmed Salida de Potencia en continua: P = UOmed IOmed Valor eficaz de la tensión y corriente de salida: Uef , Ief Salida de potencia en alterna: P = Uef Ief Valor eficaz de la componente alterna: U = U 2 − U 2 Oef Factor de forma: Uef FF = UOmed Factor de Utilización del transformador: FU = UOmed IOmed U2ef I2ef Factor de cresta: fC = IO max Ief ef Omed Rizado: r= UOef = FF2 − 1 UOmed Factor de Potencia: FP = Uef I1ef cos ϕ Uef Ief Fuentes de Alimentación V2(t) V2(t) V1(t) V1(t) V2(t) V2(t) Transformador de Potencia T. con toma media Ecuaciones del Transformador Ideal P1 = P2 V1 I1 = V2 I2 V1 V2 = N1 N2 I1 N1 = I2 N2 V1 / V 2 I2 V1 / V2 + V2 I2 S S Características dadas por el fabricante Fuentes de Alimentación Trans. Toroidales Trans. Convencionales Trans. Encapsulados Fuentes de Alimentación Tensiones y potencias normalizados Fabricantes 6 - 7.5 – 9 – 12 – 15 – 18 – 20 - 24 V Hasta 60VA 220/6V 0.3A 1.8VA Dos devanados 220/6+6V 0.83A Con Toma media 10VA CROVISA Fuentes de Alimentación Rectificador de Media onda UO(t) V2 iO(t) Ue2(t) Ue1(t) Ue2(t) V2 UO(t) Fuentes de Alimentación Rectificador de Media onda Ue2(t) Ue2(t) Ue1(t) Ue2(t) is(t) Tensión media de salida Potencia de salida sen 2α = 1 − cos 2α 2 Us(t) RL U Smed = 1 P= T T ∫ 0 Ue2(t) Ue1(t) U max π U max 2 v (t )i (t )dt = 4R is(t) RL Us(t) Us(t) V1 V2 ud t Fuentes de Alimentación Rectificador de Doble Onda D1 D3 is(t) Vmax Ue1(t) Ue(t) T Us(t) Vmax T/2 D4 Rectificador en puente RL D2 Fuentes de Alimentación Rectificador de Doble Onda Umax Umax T/2 t is(t) T/2 D1 t i (t) s D3 Ue(t) Ue1(t) RL Us(t) Umax Ue(t) T/2 D2 Semiciclo positivo de la tensión de entrada Ue1(t) t RL Us(t) ) Umax T/2 D4 Semiciclo negativo de la tensión de entrada Fuentes de Alimentación Rectificador de Doble Onda Caida de tensión de los diodos Tensión media de salida U Smed = 2U max π Potencia de salida 1 P= T T ∫ 0 U max 2 v(t )i (t )dt = 2R Fuentes de Alimentación Rectificador de Doble Onda Transformador con toma media Ue2(t) Us Ue1(t) RL Ue2(t) D2 Ud Fuentes de Alimentación Filtros Descomposición en series de Fourier: US = 2U max π − 4 4 U max cos 2ωt − U max cos 4ωt 3π 15 Fuentes de Alimentación Filtros Um 2Um π − 4 Um cos 2ωt 3π US = 4 Um cos 4ωt 15 2Um 4 4 − Um cos 2ωt − Um cos 4ωt 3π 15 π Fuentes de Alimentación Filtros Zs Zp Zs Carga Continua XL= 0 Alterna XL= ωL Rectificador Filtro Zp Zs: Impedancia elevada en alterna y nula en continua Zp: Impedancia elevada continua y nula en alterna Continua XC= Alterna XC= en ∞ 1/ωc Fuentes de Alimentación Filtros ial+ICC L ial+ICC ICC Us(t) Ue(t) ial Ue(t) ICC C ial+ICC Us(t) Ue(t) ICC L C ial Us(t) Ideal de filtrado: - Situar una bobina en serie que no deje pasar la corriente alterna y si la continua - Situar un condensador en paralelo que sea un cortocircuito para la señal alterna y un circuito abierto para continua Fuentes de Alimentación Filtro por bobina Teniendo en cuenta solo el primer armónico ial+ICC L ICC 2Um π R − Us(t) 2Um π − 4 Um cos 2ωt 3π 4 Um cos 2ωt 3π Tensión continua que llega a la carga Ue = 2Um 4 4 Um cos 2ωt + Um cos 4ωt − 3π π 15 UDC = 2Um π UAC = 4Um R 4Um R = 2 3π R + jXL 3π R + X 2 L Tensión alterna que llega a la carga (valor máximo) Fuentes de Alimentación Filtro por condensador ΔUc Fuentes de Alimentación Filtro por condensador t 1 UC ( t ) = C ∫ iC ( t )dt Corriente constante −∞ t ICC = UCC R UC ( t ) = 1 C ∫ UCC dt R 0 ⎛T⎞ UC ⎜ ⎟ = US ⎝2⎠ ΔUC = UCC = ΔU C = UCC T= 2RC ICC U CC T 2 RC T 2 + uC(t) - C U max + U min 2 Valor medio de la tensión de salida Descarga lineal ICC Fuentes de Alimentación Filtro por condensador C= i= IO = Q V dQ dt ΔQ T 2 C= ΔQ ΔV IO = ΔV = dQ dt IO = ΔQ = IO T ΔV = 2 IO T C 2 ΔQ C ΔQ Δt ΔV Fuentes de Alimentación Filtro por bobina - condensador L ICC+ iAC Um 2Um π UCC C UAC UO RL − US = 4 Um cos 2ωt 3π 4 Um cos 4ωt 15 2Um 4 4 − Um cos 2ωt + Um cos 4ωt π 3π 15 Fuentes de Alimentación Filtro por bobina - condensador ICC = 2Um πR L 4Um ( R // − jX C ) u ef = jX 3 2π L + ( R // − jX C ) XC << R R // − jXC ≅ − jXC UCC jXL + R // − jXC ≅ jXL XL >> R C UAC Tensión de salida uef = 4Um XC Um = 3 2 π XL 3π 2ω2LC UCC = 2Um π Inductancia crítica LC = R 6πf ICC+ iAC UO RL Fuentes de Alimentación Reguladores Condiciones de Funcionamiento RL → RLMIN < RL < RLMAX UE → UEMIN < UE < UEMAX RS? US=UZ Se calcula para la condición más desfavorable U − UZ R S = EMIN → I = IZMIN + IRLMAX I UZ IRLMAX = RLMIN PRS = R S UE=UEMIN RL=RLMIN 2 ( ) U − U Z I2 → EMAX PZ = UZ IZMAX → IZMAX → RS IRL = 0 UE = UEMAX Fuentes de Alimentación Regulador serie US = VZ − UBE iB = iC β PE = UEIE i = iz + iB R= UE − UO i PS = UOIO η= UOIS UO = UEIE UE Fuentes de Alimentación Regulador serie con AO US1 iE = iS iC iB R UE +VCC UE VZ iS R1 -VCC iS RL VREF R2 t UO max = US1max + VBE UO US t U O = VREF R1 + R2 R2 Fuentes de Alimentación Regulador serie con AO Protección de sobrecorriente iE = iS iC iB R UE +VCC UE R UBE ic iS R1 iREF -VCC RL UO R2 VZ t UO max = is max RL US t is max = VBE R UO = VREF R2 R1 + R 2 Fuentes de Alimentación Regulador tres terminales Regulador positivo salida Regulador negativo salida Fuentes de Alimentación Regulador tres terminales E S 78XX UE US C Características. Eléctricas UEmin = US+2V IO = 500mA 1A UEmax= 35V Encapsulados (TO-220) (TO-3) Fuentes de Alimentación Regulador tres terminales Resistencias térmicas RTHJC= 4ºC/W RTHCA = 35ºC/W RTHJC= 4ºC/W RTHCA = 50ºC/W Fuentes de Alimentación Regulador tres terminales con salida variable Uemin=Usmin+2V ⎛ R2 ⎞ US = VREF ⎜1 + ⎟ + IADJR2 R 1 ⎝ ⎠ Fuentes de Alimentación Regulador tres terminales con salida variable IQ IS E UE R UE UEmin IREG LM338 S R1 UEREG t IS = IQ + IREGmax IADJ US VREF US t R2 R= VBE I REGmax
