INFORME: FUENTE DE ALIMENTACION REGULABLE CON LM317

OBJETIVOS:

Diseñar e implementar una fuente de alimentación regulable, identificando el funcionamiento de cada uno de los componentes electrónicos.

Aplicando la Ley de Ohm despejaremos la fórmula para hallar el voltaje de salida (Vout) ajustable del LM 317.

Comparar los voltajes de salida de la fuente de alimentación con los datos teóricos.

FUNDAMENTO TEORICO:

En electrónica, la fuente de alimentación o fuente de poder es el dispositivo que convierte la corriente alterna (CA), en una o varias corrientes (CC), que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (computadora, televisor, impresora, router, etc.).

Las fuentes de alimentación para dispositivos electrónicos, pueden clasificarse básicamente como fuentes de alimentaciones lineales y conmutadas. Las lineales tienen un diseño relativamente simple, que puede llegar a ser más complejo cuanto mayor es la corriente que deben suministrar, sin embargo su regulación de tensión es poco eficiente. Una fuente conmutada, de la misma potencia que una lineal, será más pequeña y normalmente más eficiente pero será más compleja y por tanto más susceptible a averías.

Fuentes de alimentación lineales:Las fuentes lineales siguen el esquema: transformador, rectificador, filtro, regulación y salida.

En primer lugar el transformador adapta los niveles de tensión y proporciona aislamiento galvánico. El circuito que convierte la corriente alterna en corriente continua pulsante se llama rectificador, después suelen llevar un circuito que disminuye el rizado como un filtro de condensador. La regulación, o estabilización de la tensión a un valor establecido, se consigue con un componente denominado regulador de tensión.

Fuentes de alimentación conmutadas

Una fuente conmutada es un dispositivo electrónico que transforma la energía eléctrica mediante transistores en conmutación. Mientras que un regulador de tensión utiliza transistores polarizados en su región activa de amplificación, las fuentes conmutadas utilizan los mismos conmutándolos activamente a altas frecuencias (20-100 kHz típicamente) entre corte (abiertos) y saturación (cerrados). La forma de onda cuadrada resultante se aplica a transformadores con núcleo de ferrita (Los núcleos de hierro no son adecuados para estas altas frecuencias) para obtener uno o varios voltajes de salida de corriente alterna (CA) que luego son rectificados (con diodos rápidos) y filtrados (inductores y condensadores) para obtener los voltajes de salida de corriente continua (CC). Las ventajas de este método incluyen menor tamaño y peso del núcleo, mayor eficiencia y por lo tanto menor calentamiento. Las desventajas comparándolas con fuentes lineales es que son más complejas y generan ruido eléctrico de alta frecuencia que debe ser cuidadosamente minimizado para no causar interferencias a equipos próximos a estas fuentes.

Las fuentes conmutadas tienen por esquema: rectificador, conmutador, transformador, otro rectificador y salida.

La regulación se obtiene con el conmutador, normalmente un circuito PWM (pulse with modulation) que cambia el ciclo de trabajo. Aquí las funciones del transformador son las mismas que para fuentes lineales pero su posición es diferente. El segundo rectificador convierte la señal alterna pulsante que llega del transformador en un valor continuo. La salida puede ser también un filtro de condensador o uno del tipo LC.

LM 317:

El LM317 es un regulador de tensión lineal ajustable capaz de suministrar a su salida en condiciones normales un rango que va desde 1,2 hasta 37 Voltios y una intensidad de 1,5 A. Sus patillas son tres: ajuste (ADJ), entrada (IN) y salida (OUT).

El complemento al LM317 pero en tensión negativa es el circuito integrado LM337.

La tensión entre la patilla ajuste y salida es siempre de 1,25 voltios (tensión establecida internamente por el regulador), y en consecuencia la corriente que circula por el resistor R1 es:

IR1= V / R1 = 1,25 / R1.

Esta misma corriente es la que circula por R2, siendo entonces la tensión en R2:

VR2 = IR1 * R2

Sustituyendo IR1 en esta fórmula obtenemos la siguiente ecuación:

VR2 = 1,25 * R2 / R1.

Como la tensión de salida es VOUT = VR1 + VR2, entonces VOUT = 1,25 + (1,25 * R2 / R1) y simplificando (factor común):

VOUT = 1,25 * (1 + R2 / R1).

De esta última fórmula observamos que si se modifica R2 (resistencia variable), también se modifica la tensión VOUT.

En la fórmula anterior se ha despreciado la corriente (IADJ) que circula entre la patilla de ajuste (ADJ) y la unión de R1 y R2 ya que tiene un valor máximo de tan solo 100 μA permaneciendo constante con la variación de la carga y/o de la tensión de entrada.

EQUIPOS Y MATERIALES:

1 Multímetro1Condesador electrolítico de 3300uF a 50 vResistencia de 220ohm, 5k, 1k1 Potenciómetro de 5 K1 IC LM317T1 Diodo puente de 2 Amp.1 Transformador 220 a 18 volt.2 m de Cable conductor mellizo AWG N°161 Porta fusible con fusible de 2A1 SwitchPlaca de 5 x 10 cm (baquelita laminada)Acido férricoPlumón indeleble delgado1 recipiente1 broca de 1 mmEstañoPasta de soldarCautínCaja para la fuente2 cocodrilos pequeños2 bananas hembra2 bananas machoDiodo led

Procedimiento:Realizamos la implementación del circuito o diagrama esquemático en un simulador ya sea proteus, livewire, pcb wizard, se recomienda utilizar estos últimos ya que una vez realiza la implementación del circuito te permiten realizar la conversión del diagrama esquemático en un circuito impreso PCB con la finalidad de poder ensamblar dicho circuito electrónico.

Fig.1: Pasando el circuito impreso de la hoja a la baquelita.

Una vez que se termina de dibujar y el circuito impreso de la hoja en la baquelita, procedemos a realizar el ataque de la baquelita en acido férrico, para esto utilizaremos un recipiente donde vaciaremos el ácido férrico para luego introducir la baquelita pintada con plumón indeleble el circuito impreso.Fig.2: Ataque de baquelita en acido férrico.

Al

cabo de unos 10 minutos procedemos a retirar la baquelita y podemos observar que la parte del circuito impreso que fue pintado con el plumón indeleble quedo intacto.

Esto se debe a que el ácido férrico ataca las partes donde no se pintaron para así obtener la tarjeta de circuito impreso de la fuente de alimentación regulable.

Luego procedemos a lavar la tarjeta con agua para luego quitar la tinta del plumón indeleble que se comporta como un esmalte, ya que no nos permitirá realizar la soldeo de los componentes.

Perforación de la tarjeta de circuito impreso.

Fig.3: Verificación y perforación de circuito impreso.

Terminando la perforación procedemos a realizar la presentación de los componentes en sus respectivas ubicaciones para luego ser soldadas.

Tener cuidado al momento de soldar el regulador de voltaje ya que si recalienta al momento de hacer el soldeo se puede dañar. Fig.4: Presentación y soldeo de componentes

Una vez que ya se terminó de soldar los componentes en la tarjeta de circuito impreso procedemos a colocar los elementos complementarios que irán en la caja metálica para así poder tener nuestra fuente de alimentación en un lugar seguro.

Fig.5: Adecuación de la tarjeta de circuito impreso en la caja metálica.

Cuando se culmina con el cerrado de la caja metálica procedemos a la medición de voltajes tanto para el nivel de salida mínima y máxima de acuerdo a los valores de los cálculos realizados.

Fig.6: Pruebas de la tensión de salida mínima y máxima

CONCLUSIONESCon la realización del laboratorio se cumplió con cada uno de los objetivos, planeados identificando cada uno de los voltajes requeridos.Se logró obtener el voltaje requerido, 1,25 a 15,45v y a su vez con el potenciómetro se puede seleccionar el voltaje que necesitamos.El montaje y realización de la fuente de voltaje nos permitió identificar otros componentes útiles en la vida cotidiana.Se logró identificar la transformación de CA a CC.Se lograron identificar errores, que podrían ser fatales en nuestra labor, con ello se pudo evitar el daño a componentes.La realización de la fuente nos permite obtener voltajes más exactos y de mayor utilidad.El uso de la placa de baquelita nos facilita la tarea de integrar los componentes del circuito además de asegurarlos pues los mismos ya son soldados a la placa, además de que se pueden corregir simplemente extrayendo el componente malogrado.