02 Ago
Fuentes de Alimentación
Una fuente de alimentación es el dispositivo que convierte la corriente alterna (CA) en una o varias corrientes continuas (CC), las cuales alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conectan.
Carga y Descarga de un Condensador
Carga de un Condensador
Al situar el interruptor S en la posición 1, la carga del condensador no adquiere instantáneamente su valor máximo, E, sino que va aumentando en una proporción que depende del valor propio del condensador y de la resistencia conectada en serie con él.
Por tanto, la cantidad de carga que tendrá ese condensador en función del tiempo transcurrido será:
VC = E · (1 − e-t/RC)
Aplicando la Ley de Kirchhoff de Voltajes:
E = VC + VR
Donde la tensión en la resistencia es:
VR = E · e-t/RC
Y la constante de tiempo (tau) es:
τ = R · C
Descarga de un Condensador
Una vez que tenemos cargado el condensador, situamos el interruptor S en la posición 2, de forma que el condensador se desconecta de la batería. En esta situación, el condensador va descargándose poco a poco a través de la resistencia. La tensión en ambos es la misma, pero la corriente circula en sentido contrario. Por lo tanto:
VR = −E · e-t/RC
Y la tensión en el condensador es:
VC = E · e-t/RC
Diodo
El diodo es un componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. El diodo puede funcionar de dos maneras diferentes, dependiendo de la polarización:
Polarización Directa
Es cuando la corriente circula en sentido directo; el ánodo es positivo con respecto al cátodo. En este caso, la corriente atraviesa el diodo con mucha facilidad, comportándose prácticamente como un cortocircuito y teniendo solo la caída de tensión correspondiente a la unión.
Polarización Inversa
Cuando llega una tensión negativa al ánodo y positiva al cátodo, el diodo tiende a hacer pasar la corriente en sentido inverso. En este caso, la corriente no atraviesa el diodo y se comporta prácticamente como un circuito abierto. El diodo está bloqueado.
Características Principales de un Diodo
- VR: Tensión inversa máxima que soporta.
- Vf: Caída de tensión típica en el diodo con polarización directa.
- Io: Intensidad máxima de circulación por el diodo en polarización directa.
- Ifsm: Intensidad de pico máxima por el diodo.
- Tu: Tiempo que tarda en pasar de conducción a corte.
Fuentes de Alimentación Lineales
El proceso de una fuente de alimentación lineal sigue la siguiente secuencia:
CA —> TRANSFORMADOR —> RECTIFICADOR —> FILTRO —> REGULADOR —> CARGA
- El transformador adapta los niveles de tensión y proporciona aislamiento galvánico.
- El circuito que convierte la corriente alterna en corriente continua pulsante se denomina rectificador, ya que solo deja pasar uno de los semiciclos de corriente alterna.
- Después, suelen llevar un circuito que “rellena los huecos del semiciclo desechado”, lo que se conoce como reducción del rizado. A este circuito se le denomina filtro y suele estar constituido por un condensador.
- La regulación o estabilización de la tensión a un valor establecido se consigue con un componente denominado regulador de tensión, que no es más que un sistema de control de lazo cerrado que, basándose en la salida del circuito, ajusta el elemento regulador de tensión.
Rectificador de Puente o de Onda Completa
En este rectificador, la carga siempre está alimentada y la corriente circula en el mismo sentido. Por un lado, rectifica el semiperiodo negativo y, por otro, el semiperiodo positivo.
Durante el semiciclo positivo, los diodos D1 y D2 estarán polarizados directamente, mientras que los diodos D3 y D4 estarán polarizados inversamente. Si ahora consideramos el semiperiodo negativo, los diodos D1 y D2 estarán polarizados inversamente, mientras que los diodos D3 y D4 estarán polarizados directamente.
Filtros
La tensión en la carga que se obtiene de un rectificador es en forma de pulsos (corriente pulsatoria). En un ciclo de salida completo, la tensión en la carga aumenta de cero a un valor de pico, para caer después de nuevo a cero. Esta no es la clase de tensión continua que precisan la mayor parte de circuitos electrónicos.
Lo que se necesita es una tensión constante, similar a la que produce una batería. Para obtener este tipo de tensión rectificada en la carga es necesario emplear un filtro.
El tipo más común de filtro es el del condensador a la entrada, en la mayoría de los casos perfectamente válido.
Filtro con Condensador a la Entrada
Este es el filtro más común. Basta con añadir un condensador en paralelo con la carga RQ. De esta forma, cuando los diodos D1 y D2 conducen, el condensador se carga a la tensión de pico VQp. Una vez rebasado el pico positivo, el condensador comienza a descargarse.
Estabilizador y Regulador
El diodo Zener, por sus características de trabajo en el tercer cuadrante, es un componente ideal para realizar un estabilizador paralelo. La principal ventaja es que, ante un cortocircuito, el diodo Zener no se daña.
Regulador
Un regulador o estabilizador es un circuito que se encarga de reducir el rizado y de proporcionar una tensión de salida con el valor exacto deseado.
La tensión entre los terminales Vout y GND es de un valor fijo, no variable, que dependerá del modelo de regulador que se utilice.
La corriente que entra o sale por el terminal GND es prácticamente nula y no se tiene en cuenta para analizar el circuito de forma aproximada. Funciona simplemente como referencia para el regulador. La tensión de entrada Vin deberá ser siempre unos 2 o 3 V superior a la de Vout para asegurarnos el correcto funcionamiento.
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