29/11/2014
Fuente de tensión regulada
IL
Fuente ideal de tensión
V = cte.
+
V
VL = cte.
VL
IL sin limitación de valor
_
RS
IL
V
V ≠ cte.
+
VL
Fuente real de tensión
VLripp
VLripp
Vripp
TAMB < TMAX
_
IL < IMAX
Parámetros p/Caracterizar Fuentes de Tensión
IL
Z0 y Tiempo de recup
Vi
VL
FUENTE
1 – Tensión de salida →
VLripp
2 – Tolerancia de la tensión de salida →
3– Corriente de carga máxima →
4– Ripple en la carga →
5– Temperatura de trabajo máxima →
6 – Regulación de Carga
7 – Regulación de Línea
1
29/11/2014
PARAMETROS DE LA FUENTE DE TENSION
VL
VL
d𝑉𝐿
𝑑𝐼𝐿
VLN
VLN
ΔVL
IL
ILM
Fuente Ideal
Regulación de
carga
𝑟𝑐 =
IL
Fuente Real
Δ𝑉𝐿
𝑉𝐿
𝑉𝑖 =𝑐𝑡𝑒.
∆𝐼𝐿
=100%
𝐼𝐿
d𝑉𝐿
Resistencia de
𝑅0 =
salida R0
𝑑𝐼𝐿 𝑉𝑖=𝑐𝑡𝑒.
𝐼𝐿 ~𝐼𝐿𝑀
Fuente de tensión continua regulada
RS
V
IL
IL
+
VL
Vripp
REGULADOR
V
+
VL
_
VLripp
_
Disminuir Rs
REGULADOR
Disminuir Vripp
Estabilizar VL
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29/11/2014
Esquema Fuente Regulada Lineal
Vi
RECTIFICADOR
+
FILTRO
TRAFO
AC
AC
REGULADOR
LINEAL
CC
PROTECCION
CC
VL
CC
REGULADOR LINEAL (PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO)
Fuente No regulada R
S
R
IL
V
Controlador
VL
Para que VL = cte.
RL
Vripp
- Elemento de control (R) →
Disipa Potencia
REGULADOR LINEAL SERIE
(PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO)
Fuente No regulada
RS
R
IL
V
Controlador
VL
RL
Vripp
Para que VL = cte.
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29/11/2014
REGULADOR LINEAL SERIE
IL
TP
V+
RZ
R1
_
Vi
VL
+
V-R2
VZ
RS
Vi
Análisis Cuantitativo del Regulador Lineal
Serie (I)
IL
+
Rs
V
IL
Vripp
_
Vi
VL
VA
K
AV
VREF
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29/11/2014
Análisis Cuantitativo del
Regulador Lineal Serie (II)
Cuando IL = cte y VREF = cte.
∆IL = 0 y ∆VREF = 0
Cuando Vi = cte y VREF = cte.
∆Vi = 0 y ∆VREF = 0
Cuando IL = cte y Vi = cte.
∆IL = 0 y ∆Vi = 0
REGULADOR LINEAL SERIE
IL
TP
V+
RZ
R1
_
Vi
VL
VA
+
V-VZ
Condiciones de diseño
•
•
•
•
VL
ILMAX
VLripp
TAMB
R2
Seleccionar dispositivos
•
•
•
•
Tp
Amp.Op.
Diodo zener
Resistores
Especificar fuente no
regulada
• Vi
• Viripp
• IMAX
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29/11/2014
CONDICIONES DE DISEÑO
En zona activa directa
Transistor
de paso Tp
𝑉𝑖𝑚 − 𝑉𝐿 ≥ 𝑉𝐶𝐸𝑠𝑎𝑡
𝑉𝑖 − 𝑉𝐿
Dentro de la zona de
operación segura
𝑀𝐴𝑋
< 𝑉𝐶𝐸0
𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋 ≤ 𝐼𝐶𝑀𝐴𝑋
𝑉𝐶𝐸 × 𝐼𝐶
𝑀𝐴𝑋
≤ 𝑃𝑀
𝑉𝑖𝑀𝐴𝑋 ≤ 𝑉 + + 𝑉 −
Max. Absolutos
Amp. Op.
𝑀𝐴𝑋
𝑉𝑅𝐸𝐹 ≤ 𝑉𝑀𝐶𝑀𝐴𝑋
𝐼𝐵𝑇𝑝 ≤ 𝐼0𝑀𝐴𝑋
Operación en zona
lineal
𝑉 + − 𝑉𝐴
𝑀𝑖𝑛
≥ 𝑉𝑠𝑎𝑡𝑂𝑃
PROTECCION (I)
Limitador de Corriente
IL
IBTP
VL
IC2
Cuando VRSC = VBEon IC2 le quita corriente a la base de TP
IL no puede aumentar
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29/11/2014
PROTECCION (I)
VL
Limitador de Corriente
VLN
ILMAX
IL
Corriente a la que comienza
a proteger el circuito
𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋 =
Maxima Potencia en
funcionamiento normal
𝑉𝐵𝐸𝑜𝑛
𝑅𝑆𝐶
𝑃𝐹𝑁𝑀𝐴𝑋 = 𝑉𝑖𝑀𝐴𝑋 − 𝑉𝐿𝑁 × 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋
Maxima Potencia en corto
circuito
𝑃𝐶𝐶𝑀𝐴𝑋 = 𝑉𝑖𝑀𝐴𝑋 × 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋
PROTECCION (I)
Limitador de Corriente
VL
VLN
𝐏𝟐 = 𝐕𝐢𝐌𝐀𝐗 × 𝐈𝐋𝐂𝐂
ILMAX
ILCC
IL
𝐼𝐿𝐶𝐶 ≈ 1.1𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋
TP debe dimensionarse para manejar una potencia
que solo aparece en la condición de cortocircuito
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PROTECCION (II)
Corriente Reentrante
La
tensión
de
disparo
de la
protección
depende
de la
corriente
y la
tensión
en la
carga
−𝑉𝑅𝑆𝐶 +
𝑽𝑹𝑩 =
𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑽𝑹𝑺𝑪 − 𝑽𝑹𝑩
𝑽𝑳 𝑹𝑩
𝑹𝑨 + 𝑹𝑩
𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑰𝑳 𝑹𝑺𝑪 − 𝒌𝑽𝑳
𝒌=
𝑽𝑹𝑺𝑪 = 𝑰𝑳 𝑹𝑺𝑪
𝑹𝑩
𝑹𝑨 + 𝑹𝑩
𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑰𝑳 𝑹𝑺𝑪 − 𝒌𝑽𝑳
𝑉𝐿 = 0
𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑰𝑳𝑪𝑪 𝑹𝑺𝑪
Condición de Corto Circuito
𝐼𝐿 = 𝐼𝐿𝐶𝐶
𝑉𝐿 = 𝑉𝐿𝑁
𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑰𝑳𝑭𝑵 𝑹𝑺𝑪 − 𝒌𝑽𝑳𝑵
Condición de Funcionamiento Normal
𝐼𝐿 = 𝐼𝐿𝐹𝑁
𝑰𝑳𝑪𝑪 =
𝑽𝑩𝑬𝒐𝒏𝑸𝟐
𝑹𝑺𝑪
𝑰𝑳𝑭𝑵 =
𝑽𝑩𝑬𝒐𝒏𝑸𝟐 + 𝒌𝑽𝑳𝑵
𝑹𝑺𝑪
𝑰𝑳𝑭𝑵 > 𝑰𝑳𝑪𝑪
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29/11/2014
VL
𝑃𝐹𝑁 = 𝑉𝑖𝑀 − 𝑉𝐿𝑁 𝐼𝐿𝐹𝑁
VLN
La potencia de TP
es la misma en
Corto Circuito y
Funcionamiento
Normal
𝑃𝐶𝐶 = 𝑉𝑖𝑀 𝐼𝐿𝐶𝐶
ILCC
ILFN
IL
Aprovecho mejor
el circuito
térmico
Coloco un TP que pueda disipar 𝑃𝐹𝑁
Ajusto las resistencias RSC, RA y RB para obtener
𝑃𝐶𝐶 = 𝑃𝐹𝑁
𝑰𝑳𝑪𝑪 = 𝟏 −
𝑉𝑖𝑀 𝐼𝐿𝐶𝐶 = 𝑉𝑖𝑀 − 𝑉𝐿𝑁 𝐼𝐿𝐹𝑁
𝑽𝑳𝑵
𝑰
𝑽𝒊𝑴 𝑳𝑭𝑵
PROTECCION (II)
Corriente Reentrante
VL
VLN
ILCC
ILFN
IL
• Se dimensiona el circuito térmico para soportar las condiciones de funcionamiento
normal y cortocircuito de salida
• Se diseña la protección para que 𝑃𝐹𝑁 = 𝑃𝐶𝐶
• Como la potencia disipada en corto circuito es la misma que la de funcionamiento
normal el disipador y el transistor TP se utilizan a pleno.
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REGULADOR INTEGRADO
XX723
V0
Vi
CS
CL
V+
VNI
VIN
VREF
V-
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29/11/2014
REGULADOR INTEGRADO
XX723
Esquema del Circuito
REGULADOR INTEGRADO
XX723
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29/11/2014
POTENCIA DISIPADA POR UN REGULADOR
LINEAL SERIE
IL
TP
V+
RZ
R1
𝜼=
_
Vi
VL
VA
+
V--
VZ
𝑃𝑅 = 𝑉𝑖 − 𝑉𝐿
𝑀𝐴𝑋
𝑃𝐿 = 𝑉𝐿 × 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋
𝑽𝑳
𝑽𝒊
× 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋
𝑃𝑇 = 𝑃𝐿 + 𝑃𝑅
𝜂=
𝑃𝐿
𝑃𝑇
𝜂=
R2
1
1+
𝑃𝑅
𝑃𝐿
𝜂=
1
𝑉𝑖 − 𝑉𝐿
1+
𝑉𝐿
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29/11/2014
Fuente de Referencia de Banda Prohibida (I)
VREF
∆VBE
Fuente de Referencia de Banda Prohibida (II)
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29/11/2014
Fuente de Referencia de Banda Prohibida (III)
Ejemplo de diseño de regulador
Reguladores integrados
• 78xx
Fuente de referencia Banda Prohibida
Libro Gray Mayer Pagina 331
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29/11/2014
REGULADORES INTEGRADOS
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