UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD ELECTRONICA ANALOGA CIRCUITO RECTIFICADOR
ACTIVIDAD COLABORATIVA FASE 1
PRESENTADO A: JAIRO LUIS GUTIERREZ
GRUPO 243006-10
PRESENTADO POR: JOHN JAIRO SALAZAR ABELARDO ENRRIQUE SANCHEZ DAIRO ANGEL HOYOS GRISMALDO ENRRIQUE MERIÑO HAROLD HERNAN MENESES MAYORGA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD Escuela de Ciencias Básicas, Tecnologías e Ingeniería Programa Ingeniería de telecomunicaciones Septiembre – 2015.
INTRODUCCION
En la parte electrónica se utilizan circuitos e integrados que maneja corriente alterna y Corriente directa que con una serie de leyes y conceptos pueden hacer que estas corrientes trabajen de una manera correcta realizando conversiones tanto de entrada y salida como es el caso de las fuentes; en esta fase inicial tenemos como objetivo enfatizar los diferentes conceptos que se maneja con respecto a los circuitos que se implementarán dentro de este proyecto que consta de una fuente de alimentación cc; el cual mediante fases se llegara a un trabajo final exitoso.
El tipo de circuito que se estudiara en esta primera fase se denomina circuito rectificador el cual tienen diferentes clasificaciones de las cuales las que veremos en esta primera fase serán el circuito rectificador de media onda y el de onda completa tipo puente. El objetivo será adquirir los conocimientos referentes al diseño de estos, conociendo conceptos de suma importancia como el de los diodos y las diferencias que hay entre los circuitos rectificadores conformados por solo dos diodos como los que esta conformados por 4 diodos.
OBJETIVOS
GENERAL Identificar los diferentes conceptos expuestos por la unidad uno relacionados con diodos, trasmisores y amplificadores operacionales.
ESPECIFICOS
Identificar los principios relacionados con la electrónica análoga.
Interpretar las diferentes teorías, definiciones, técnicas y métodos, para encontrar su aplicación y uso.
Aprendizaje basado en problemas.
Socializar los diferentes ejercicios relacionado dentro del foro por cada uno de los integrantes del grupo
PROYECTO DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULADA Y PROTEGIDA CONTRA CORTOS CIRCUITOS. La mayor parte de los circuitos electrónicos prácticos trabajan a partir de un voltaje de alimentación de CC. Este último puede ser suministrado, por ejemplo, por una batería. Las baterías ofrecen varias ventajas, siendo la más importante su naturaleza portátil. Sin embargo, existen situaciones en las cuales el uso de baterías puede resultar muy costoso. En estos casos, debe recurrirse al uso de fuentes de alimentación, las cuales operan desde la red pública de corriente alterna AC y proporcionan voltajes de corriente continua CC más económicos, estables y potentes. Figura No. 1 Diagrama de bloques funcionales de una fuente de alimentación
EL PROBLEMA Suponga que trabaja para una compañía que diseña, prueba, fabrica y comercializa varios instrumentos electrónicos, incluyendo fuentes de alimentación de CC.
Su primera asignación es, desarrollar y probar en el simulador Pspice Student 9.1 (o cualquier otro simulador que sepa usar) una fuente de alimentación rectificada por puente de
diodos y regulada por un circuito regulador serie discreto (amplificador operacional y transistor de paso Darlington.) La Fuente de Alimentación debe satisfacer las siguientes especificaciones: - Corriente de carga regulada: 800mA - Voltaje DC de salida regulado: 9V.
CIRCUITO RECTIFICADOR Conociendo que el voltaje del devanado secundario es de 20VAC Pico se inicia el diseño de la primera etapa que conforma una fuente de alimentación en este caso se solicita sea un circuito rectificador de onda completa tipo puente.
Circuito Rectificador
Dada las Formulas Relacionadas al Rectificador de Onda Completa Tipo Puente: V rms = VP / √2 PIV = VP (Sal) + 0.7V V rms = VP x 0.707 V Prom = 2VP / π VP (Sec) = VP (Sal) + 1.4V Definiciones: V rms (sec): Valor eficaz del voltaje del secundario. V Prom (sec): Valor promedio del voltaje del secundario. VP (Sal): Valor pico de salida. PIV: Voltaje de Pico Inverso.
Dada las siguientes formulas y el Voltaje DC de salida regulado = 9V tenemos que: VP = 20 1) V rms = VP / √2 V rms = 20 / √2 = V rms = 9/1.414 V rms = 14,14V
2) V rms = VP x 0.707 V rms =20 x 0.707 V rms = 14.14V
3) VP (Sec) = VP (Sal) + 1.4V VP (Sal) = VP (Sec) - 1.4V VP (Sal) = 20V - 1.4V VP (Sal) =18.6V
4) V Prom = 2VP / π V Prom = 2(20)/ π V Prom = 40/3.14 V Prom = 12.73V
5)
PIV = VP (Sal) + 0.7V PIV = 18.6V + 0.7V PIV = 19.3V
1.1 Complete luego de los cálculos la siguiente tabla= V rms (sec)
V Prom (sec)
VP (sal)
PIV
14.14 V
12.73 V
18.6 V
19.3 V
1.2 ¿Cuál de los valores anteriormente calculado es que mostraría un voltímetro digital común y cual se conocería fácilmente usando un osciloscopio? R//. Valor calculado mostrado por un voltímetro: 14.14 V rms Valor calculado mostrado por un osciloscopio: 18.6 VP
1.3 ¿Qué ventaja tiene el usar un rectificador de onda completa tipo puente frente a uno de media onda? R//. El rectificador de onda completa tipo puente a diferencia del de media onda está formado por 4 diodos en vez de 1, este diseño elimina la necesidad de la conexión intermedia del secundario del transformador por lo que no requiere en el transformador de una derivación central, La ventaja de no usar dicha conexión es que la tensión en la carga rectificada es 4 veces más que la que se obtendría en el rectificador de media onda con un solo diodo. El rectificador de media onda por tener un solo diodo tienen un eficiencia muy baja con respecto a el de onda completa tipo ´puente ya que su señal es muy baja y produce mayor ondulación lo que determina un filtraje mayor
1.4 ¿Es la siguiente afirmación falsa o verdadera? ¡Justifique su respuesta! “La frecuencia de la onda de salida en un rectificador de onda completa tipo puente es el triple de la de la entrada” R//. La respuesta es falsa ya que La forma de onda de la tensión sobre la carga es idéntica a la obtenida con el rectificador de onda completa con Tap central. Por tanto, su frecuencia es el doble de la frecuencia de la red y su valor medio, es decir el medido con un voltímetro de CC, está dado por:
FILTRADO CON CAPACITOR En esta etapa del diseño se debe encontrar el mínimo valor del condensador que se debe colocar en paralelo con la salida del circuito rectificador para lograr el filtrado de la corriente pulsante y también lograr un mínimo rizado. Esta variación se denomina rizado (ripple) y tiene la misma frecuencia (f) del voltaje rectificado. Su amplitud pico a pico (Vrpp) está dada, en forma aproximada, por la siguiente fórmula: Vrpp = IL / f C En práctica, debe buscarse que la amplitud del rizado Vrpp sea lo más pequeña posible ya que este voltaje alterno puede manifestarse como un ruido por ejemplo en los amplificadores de audio. Para ello el valor del condensador filtro (C) debe ser escogido de tal modo que el producto Rc.C, llamado la constante del tiempo del circuito Tc sea mucho mayor que el periodo de la seña de entrada ( T =1 /f ) por lo menos 10 veces.
1- Teniendo en cuenta la información anterior y recordando que la máxima corriente que debe manejar nuestra fuente es de 800 mA encuentre el valor del condensador para lograr una tensión del rizado de 0.4 Vpp. Para la formula
Vrpp=IL/Fc despejamos c:
C= IL/Vrpp * F (sal) I=800mA Vrpp: 0.4 Vpp F: 60HZ
C= 800mA/0.4Vpp *(2*60HZ) C=800mA/0.4Vpp*120HZ C=800mA/40
C en F 0.06
C=0.06f
2- El condensador se carga aproximadamente al valor pico de la salida del rectificador tipo puente Vp (Sal) teniendo el valor de la corriente singular de 800mA por ley de ohm se conoce el valor de Rc y de este modo se logra calcular un valor aproximado de la contante de tiempo Rc* c complete la siguiente tabla. Aplicando la ley de ohm reducimos RC en:
VP (sal) = 18.6V RC=VP (sal) /IL RC=18.6V/800Ma RC=18.6V/0.008A RC=2.325Ω
La constante de tiempo está definida por: TC=RC*C TC=2.325*0.06 TC=139.5 MS
Periodo de la señal de entrada es: T= 1/F T=1/60HZ
T
TC
16.6 MS
139.5 MS
T=16.6 MS
3) Se cumple la condición de que Tc debe ser al menos 10 veces mayor a T. R//. No se cumple
CONCLUSIONES
Los circuitos rectificadores como son media onda, onda completa y tipo puente están formados por diodos, los cuales son esenciales para su funcionamiento ya que de ellos depende la alimentación dc en los diferentes dispositivos electrónico.
un circuito rectificador de media onda puede estar formado por un solo diodo el cual puede mantener el flujo de la corriente en una sola dirección y este tendría la facultad de cambiar una señal de ac en una de dc.
El Valor eficaz del voltaje del secundario se calcula teniendo como base el valor correspondiente al voltaje del devanado secundario el cual se mide en V AC y se obtiene con la formula V rms = VP / √2
Los valores que se pueden obtener con la utilización de un voltímetro se miden en rms y los que se pueden obtener con un osciloscopio se miden en vp.
El rizado (rippler) es una variación del filtrado con capacitor que se consigue encontrando el valor mínimo del condensador colocándolo en paralelo con la salida del circuito rectificador para lograr el filtrado de corriente pulsante.
Utilización de las diferentes fórmulas físicas para encontrar valores correspondientes a: V rms (sec): Valor eficaz del voltaje del secundario.
V Prom (sec): Valor promedio del voltaje del secundario. VP (Sal): Valor pico de salida. PIV: Voltaje de Pico Inverso.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Electrónica básica universidad nacional y a distancia UNAD, tomado de (http://campus04.unad.edu.co/campus04_20152/mod/lesson/view.php?id=674) último ingreso 08/09/15
CIRCUITOS RECTIFICADORES, tomado de (http://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/rectificadores.htm) último ingreso 09/09/2015
CIRCUITOS RECTIFICADOR DE ONDA, tomado de (http://www.monografias.com/trabajos916/circuito-rectificador/circuitorectificador2.shtml) último ingreso 09/09/2015
