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TRABAJO FINAL ELECTRONICA BASICA

INTEGRANTES:

DIEGO LEONARDO ROJAS AFRICANO

YAMID URIEL BARRERA

CARLOS GUILLERMO MEDINA

GRUPO:

201419_20

TUTOR:

JAIRO LUIS GUTIERREZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA ELECTRONICA

ELECTRONICA BASICA

2012_II

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INTRODUCCION

Los circuitos rectificadores son circuitos recortadores, pero debido a su Importancia, se lesdenomina as. Estos circuitos tienen por objetivo lograr un nivel promedio de la seal desalida diferente de cero, esta salida a su vez al ser pasada por un filtro se convierte enuna seal muy similar a una variable continua que si por ltimo es regulada, se tendrefectivamente una seal de CD.

Los circuitos rectificadores pueden ser positivos o negativos, de acuerdo a la porcin de laseal que aparezca a la salida. El siguiente circuito permite aprovechar al mximo la sealsenoidal de entrada, puesto que presenta en la carga un nivel de tensin de igualpolaridad para ambos semiciclos, esto es, salen dos semiciclos positivos o dos semiciclos

negativos, lo cual se traduce en un nivel promedio de la seal de valor mayor que elcircuito rectificador de media onda.

Existen dos tipos de rectificadores de onda completa. Si la salida se toma a travs delsecundario del transformador, entonces pueden ser:

Rectificador de onda completa con transformador con tap central.

Rectificador de onda completa tipo puente.

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LA FUENTE DE ALIMENTACIN

La mayor parte de los circuitos electrnicos prcticos trabajan a partir de un voltaje de

alimentacin de CC. Este ltimo puede ser suministrado, por ejemplo, por una batera. Las

bateras ofrecen varias ventajas, siendo la ms importante su naturaleza porttil. Sinembargo, existen situaciones en las cuales el uso de bateras puede resultar muy costoso.

En estos casos, debe recurrirse al uso de fuentes de alimentacin, las cuales operan

desde la red pblica de corriente alterna AC y proporcionan voltajes de corriente continua

CC ms econmicos, estables y potentes.

Figura No. 1 Estructura de una fuente de alimentacin

Una fuente de alimentacin, en general, tiene la estructura mostrada en la figura 1:

El voltaje de AC de entrada, proveniente de la red pblica, se aplica a un transformador, elcual se encarga de reducir su valor, por ejemplo, de 120VAC a 12VAC para adaptarlo alas necesidades de la carga.

El voltaje de AC, obtenido en el devanado secundario o de salida del transformador,alimenta entonces un circuito rectificador, el cual se encarga de convertirlo en un voltajede CC pulsante.

Este ltimo, aunque ya tiene una polaridad +/- definida, presenta notables variaciones deamplitud, las cuales deben ser filtradas para conseguir un voltaje de CC uniforme, Estafuncin la hace un filtro, conformado generalmente por uno o ms condensadores.

El voltaje de salida del filtro puede aplicarse a la carga en forma directa o a travs de un

regulador Zener. Este ltimo es un circuito electrnico que se encarga de mantener

constante el voltaje sobre la carga, independientemente de las variaciones en el voltaje de

entrada o de la corriente demandada por la carga. Las fuentes provistas de regulador se

denominan fuentes reguladas.

El elemento final de cualquier fuente de alimentacin es la carga, es decir el componenteo circuito que recibe la potencia de CC.

Suponga que trabaja para una compaa que disea, prueba, fabrica y comercializa variosinstrumentos electrnicos, incluyendo fuentes de alimentacin de CC.Su primera asignacin es, desarrollar y probar en el simulador PSpice Student 9.1 (ocualquier otro simulador) una fuente de alimentacin rectificada por puente de diodos yregulada por diodo Zener con base en el conocimiento que ha adquirido hasta ahora.

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La Fuente de Alimentacin debe satisfacer las siguientes especificaciones:

Corriente de carga sin regular (Max): 40mA Corriente de carga regulada: 10mA

Voltaje de salida regulado 4.7V CC

Nota: Tenga en cuenta que en PSpice no se cuenta con el transformador por esta raznutilice el smbolo VSIN, asumindolo como el devanado secundario (Vsec) y este entrega

un valor de 12VAC Pico a una frecuencia de 60Hz.

FASE 1 RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE

Conociendo que el voltaje del devanado secundario es de 12VAC Pico se inicia el diseo

del circuito rectificador de onda completa tipo puente.

Dada las Formulas Relacionadas al Rectificador de Onda Completa tipo puente:

()

() ()

Definiciones:

Vrms (sec):Valor eficaz del voltaje del secundario.

VProm (sec):Valor promedio del voltaje del secundario.

VP (Sal):Valor pico de salida.

PIV: Voltaje de Pico Inverso.

1.1 Complete luego de los clculos la siguiente tabla:

Vrms(sec) Vprom(sec) Vp(sal) PIV8.49V 7.64V 10.6V 9.9V

=7.64Vprom

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() ()

()

1.2 Qu es el Valor Promedio, Pico, Pico Pico y RMS de una onda sinodal?

Valor RMS

Lacorriente alterna y losvoltajes (cuando son alternos) se expresan de forma comn porsu valor efectivo o RMS (Root Mean SquareRaz Media Cuadrtica).

Cuando se dice que en nuestras casas tenemos 120 o 220 voltios, stos son valoresRMSo eficaces.

Qu es RMS y porqu se usa?

Un valor en RMS de unacorriente es el valor, que produce la misma disipacin de calorque unacorriente continua de la misma magnitud.

En otras palabras: El valor RMSes el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce elmismo efecto de disipacin de calor que su equivalente de voltaje o corriente directa

1 amperio (ampere) de corriente alterna (c.a.) produce el mismo efecto trmico que unamperio (ampere) de corriente directa (c.d.) Por esta razn se utiliza el trmino efectivo

El valor efectivo de una onda alterna se obtiene multiplicando su valor mximo por 0.707.

Entonces VRMS = VPICO x 0.707

Valor Pico

Si se tiene un voltaje RMS y se desea encontrar el voltaje pico:

VPICO = VRMS / 0.707

Valor promedio

El valor promedio de un ciclo completo de voltaje o corriente es cero (0).

Si se toma en cuenta solo un semiciclo (supongamos el positivo) el valor promedio es:

VPR = VPICO x 0.636

http://www.unicrom.com/Tut_la_corriente_alterna__.asphttp://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asphttp://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asphttp://www.unicrom.com/Tut_corrientecontinua.asphttp://www.unicrom.com/Tut_corrientecontinua.asphttp://www.unicrom.com/Tut_corriente_electrica.asphttp://www.unicrom.com/Tut_voltaje.asphttp://www.unicrom.com/Tut_la_corriente_alterna__.asp

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La relacin que existe entre los valores RMS y promedio es:

VRMS = VPR x 1.11

VPR = VRMS x 0.9

Resumiendo en una tabla

- El valor pico-picoes 2 x Valor pico

1.2 Porque es necesario conocer el valor del Voltaje de Pico Inverso al disear un circuitorectificador?

Es el Voltajemximo inversoque aparecer en las terminales de los diodosrectificadores para que no tengan efecto avalancha.

1.4 Porque cada ciclo del voltaje de salida del rectificador sufre una cada de 1.4V?

En cada semiciclo hay dos diodos que tienen una cada de tensin de 0.7 lo cual nos dar unacada final de 1.4V

1.5 Es la siguiente afirmacin falsa o verdadera?

La frecuencia de la onda de salida en un rectificador de onda completa tipo puente es dos veces el

valor de la frecuencia de entrada

VERDADERO, porque los ciclos negativos pasan a ser positivos.

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FASE 2 FILTRADO CON CAPACITOR

En esta etapa del diseo se debe encontrar el mnimo valor del condensador que se debecolocar en paralelo con la salida del circuito rectificador para lograr el filtrado de lacorriente pulsante y tambin lograr un mnimo rizado.

Esta variacin se denomina rizado (ripple) y tiene la misma frecuencia del voltajerectificado. Su amplitud pico a pico (Vrpp) est dada, en forma aproximada, por lasiguiente frmula:

Vrpp = IL / f C

En prctica, debe buscarse que la amplitud del rizado Vrpp sea lo ms pequea posible

ya que este voltaje alterno puede manifestarse como un ruido por ejemplo en losamplificadores de audio.

Para ello, el valor del condensador de filtro (C) debe ser escogido de tal modo que elproducto Rc C, llamado la constante de tiempo del circuito TC, sea mucho mayor que elperodo de la seal de entrada ( T=1/f ), por lo menos diez veces.

2.1Teniendo en cuenta la informacin anterior y recordando que la mxima corriente quedebe manejar nuestra fuente es 40mA. Encuentre el valor del condensador para lograruna tensin de rizado de 0.5 VPP

Entonces

C666uF

2.2 El condensador se carga aproximadamente al valor pico de la salida del rectificadortipo puente VP (Sal) teniendo el valor de la corriente 40mA por ley de Ohm se conocevalor de Rc y de este modo se logra calcular un valor aproximado de la constante detiempo Rc C complete la siguiente tabla:

T Tc8.33ms 173ms

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= 173 ms

T=1/120Hz=8.33ms

2.3 Se cumple la condicin de que TC debe ser al menos 10 veces mayor a T?

SI NOX

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FASE 3 REGULADOR ZENER

En este punto del diseo de la fuente alimentacin regulada se debe elegir un diodo Zenercuyo valor de Voltaje Zener sea aprox al valor de tensin que se desea mantener

constante a la carga en este caso 4.7V CC a 10mA.

Dadas las Formulas:

Pz = VzIz

Izmx = Pz / Vz

Izmn = Izmx 0,15

RSmn = (VSVZ) / Izmx

RSmx = (VS - VZ) / (Izmn + IRL)

RS = (RSmn + RSmx) / 2

RSmn

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RSmn:Mnimo valor para el resistor limitador de corriente

RSmx:Mximo valor para el resistor limitador de corriente

RL: Carga

RZ:Resistencia del Zener

IRL: Corriente necesitada en la carga

IZmn:Corriente Mnima Zener

IZmx:Corriente Mxima soportada por el Zener (parmetro en hoja del fabricante)

IS: Corriente en el resistor limitado

3.1 Completar luego de los clculos La siguiente Tabla:

Rs RL Is Iz Pz172 470 33.14mA 23.14mA 108mW

El diodo Zener escogido es 1N750

Izmx = 75mA

Izmn = Izmx 0,15Izmn = 75mA 0,15 = 11.25mA

Vs = 10.4VdcVz = 4.7Vdc

RSmn = (VSVZ) / IzmxRSmn = (10.4Vdc4.7Vdc) / 75mARSmn = 76

IRL = 10mARL = VL /IRLRL = 4.7vdc/ 10mARL = 470

RSmx = (VS - VZ) / (Izmn + IRL)RSmx = (10.4Vdc4.7Vdc) / (11.25mA+ 10mA)RSmx = 268.24

RS = (RSmn + RSmx) / 2RS = (76+ 268.24 ) / 2RS =172.12

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IS = (VS - VZ) / RSIS = (10.4Vdc4.7Vdc) / 172.12IS = 33.14mA

IZ = ISIRLIZ = 33.14mA10mAIZ = 23.14mA

Pz = VzIzPz = 4.7Vdc23.14mAPz =108mW

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FASE 4 SIMULACIN DEL CIRCUITO

Finalmente se debe construir en el Simulador Pspice Student 9.1 el circuito de la

fuente de de alimentacin regulada utilizando los valores para cada componenteantes calculados.4.1 Grafique los voltajes como se indica en el circuito mostrado en la siguientefigura:

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4.2 Grafique las corrientes como se indica en el circuito mostrado en la siguiente figura:

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CONCLUSINES

Un factor importante a tener en cuenta a la hora de disear una fuente, es la

potencia que nos suministra en watios. Las necesidades de potencia pueden ser

muy variables, dependiendo del consumo que se le vaya a aplicar, pero lo que es

realmente importante no solo es la potencia nominal en s, sino la potencia

efectiva y sobre todo la calidad de esta potencia, es decir, que sea capaz de hacer

una entrega de potencia constante y uniforme

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BIBLIOGRAFIA

- Plataforma virtual electrnica bsica.- http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7881/mod_resource/content/1/Capitulo_3_-

_Circuitos_con_diodos_Diodos_zener.pdf

http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7881/mod_resource/content/1/Capitulo_3_-_Circuitos_con_diodos_Diodos_zener.pdfhttp://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7881/mod_resource/content/1/Capitulo_3_-_Circuitos_con_diodos_Diodos_zener.pdfhttp://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7881/mod_resource/content/1/Capitulo_3_-_Circuitos_con_diodos_Diodos_zener.pdfhttp://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7881/mod_resource/content/1/Capitulo_3_-_Circuitos_con_diodos_Diodos_zener.pdfhttp://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7881/mod_resource/content/1/Capitulo_3_-_Circuitos_con_diodos_Diodos_zener.pdfhttp://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7881/mod_resource/content/1/Capitulo_3_-_Circuitos_con_diodos_Diodos_zener.pdf