La fuente de alimentación. - Universidad de Las Palmas de Gran

Nombre y Apellidos:
Grupo:
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Puesto:
La fuente de alimentación
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UNIVERSIDAD DE LAS PALMAS DE GRAN CANARIA
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1 Curso - 1 Cuatrimestre
Curso académico 2000/2001
Tecnología y Componentes Electrónicos y Fotónicos
Práctica IV
La Fuente de Alimentación
3-1
3-2
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Grupo:
Puesto:
La fuente de alimentación
1 OBJETIVOS.
Con esta práctica se pretende que el alumno amplíe el conocimiento de las
características y el funcionamiento del diodo. Para ello se realizará una fuente de alimentación
en sus distintas etapas: puente rectificador, filtro de condensador y finalmente la estabilización.
2 MATERIAL
Los componentes necesarios para realizar esta práctica son:
ƒ Resistencia: RL= 1 kΩ (0.5 W), R= 200 Ω (1 W)
ƒ Condensador electrolítico, C, de 100 µf (63 V)
ƒ 4 diodos rectificadores 1N4007
ƒ Diodo zener de 13 V.
ƒ Transformador
3 MONTAJES PRÁCTICOS A REALIZAR.
En los cálculos teóricos suponemos el modelo lineal a tramos para los diodos
rectificadores con Vγ = 0.7 V y Rs = 0 Ω.
3.1
Rectificador de onda completa.
Montar el circuito rectificador de onda completa, que se muestra en la figura 1, con una
resistencia de carga RL de 1 kΩ.
Figura 1. Rectificador de onda completa
La entrada del transformador se conecta a la red. Y la señal sinusoidal aplicada al
rectificador corresponde a la salida del transformador: el terminal de 0 V es la toma intermedia,
3-3
empleándose uno sólo de los terminales (inmovilizar el otro para que no se produzcan
cortocircuitos).
La misión del transformador es reducir la amplitud de la señal de la red a aproximadamente 20
Vp, manteniendo su frecuencia de 50 Hz (en un transformador ideal se conserva la potencia,
V·I=cte.).
3.1.1 Cálculos
a)
Calcular Vo. Representar la señal de salida.
Vo=
3.1.2 Medidas
a)
Medir el valor de pico (VP) de la señal de salida (en RL) con el osciloscopio. Dibuje la
señal que aparece en el osciloscopio.
V/Amp=
Time=
VP=
3-4
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Grupo:
Puesto:
La fuente de alimentación
Comparar el resultado medido con el calculado en el apartado 3.2.1).
VP medido VP calculado Error absoluto
b)
Error relativo
Medir la tensión de salida con el polímetro seleccionado en continua. Esta será la
tensión media, VDC.
VDC=
c)
Calcular la corriente media como,
I DC =
d)
Medir la corriente media, IDC, que circula por RL (el polímetro en corriente
continua). Compararla con el resultado obtenido en 3.1.2-c).
IDC medido
e)
VDC
=
RL
IDC calculado
Error absoluto
Error relativo (%)
Comprobar que para el rectificador de onda completa se cumple:
V
VDC = 2· P
π
VDC medida
VDC calculada
Error absoluto
Error relativo (%)
¿ Por qué este error relativo es elevado? __________________________________
___________________________________________________________________________
3-5
f)
Medir la frecuencia de la señal de salida,
f=
¿ Este valor es el esperado, por qué? ________________________________________
___________________________________________________________________________
3.2
Filtro de condensador.
Añadir al puente rectificador un condensador electrolítico C de 100 µf (63 V), para
obtener el circuito filtro de condensador de la figura 2 Cuidado con la polaridad del
condensador electrolítico !!
Figura 2 Filtro de condensador
3.2.1 Cálculos y Medidas7
a)
Medir el valor de pico, VP, y el periodo , T, de la señal de salida (en RL) con el
osciloscopio. Dibuje la señal que aparece en el osciloscopio indicando el número de
divisiones tanto en el eje X como en el Y.
V/Amp=
Time=
VP=
T=
3-6
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b)
Puesto:
La fuente de alimentación
Medir y visualizar a la salida la tensión de rizado, Vr, así como el tiempo de carga del
condensador, to. Para ello seleccionar el modo AC en el osciloscopio.
V/Amp=
Time=
c)
Calcular la tensión media mediante su relación con la de rizado.
VDC = VP −
d)
Vr=
to=
Vr
=
2
Medir la tensión media, VDC, que circula por RL (el polímetro en corriente continua).
Compararla con el resultado obtenido en 3.2.1-c).
VDC medido
e)
VDC calculado
Error absoluto
Error relativo (%)
Calcular el tiempo de carga del condensador, to. Compararlo con el tiempo medido en
3.2.1-b).
to =
to medido
T
π
π
 VP − Vr
 − ar sen 
 VP
2
to calculado

 =

Error absoluto
3-7
Error relativo (%)
¿ Por qué este error relativo es elevado? __________________________________
___________________________________________________________________________
3.3
Estabilizador. Fuente de alimentación.
Añadir al filtro de condensador una resistencia, R, de 200 Ω, y un diodo zener de 13 V,
según se indica en la figura 3. Así se obtiene la fuente de alimentación básica.
Figura 3 Estabilizador - Fuente de alimentación
3.3.1 Cálculos y Medidas
a)
Medir y representar la tensión de salida, Vo, indicando el número de divisiones tanto
en el eje X como en el Y.
V/Amp=
Time=
Vo=
3-8
Nombre y Apellidos:
Grupo:
b)
Puesto:
La fuente de alimentación
Representar la tensión en el condensador obtenida con el osciloscopio. Medir las
tensiones mínima y máxima en el condensador, VC-mín y VC-máx respectivamente.
V/Amp=
Time=
c)
Sabiendo que en el diodo zener Iz-mín=630 µA y Iz-lím=30 mA, comprobar que se
cumplen las consideraciones de diseño (PR-nom es la potencia nominal máxima que puede
disipar R).
R≤
d)
VC-mín=
VC-máx=
R L ( V C -mín - V o )
R L I z - mín + V o
P R-máx =
( V C -máx - V o )2
< PR - nom
R
I z -máx =
V C - máx - V o V o
< I z −lím
R
RL
Medir la corriente media que circula por el diodo zener, Iz-DC. Comprobar que se
cumple:
I z - mÍn < I z - DC < I z -lÍm
3-9