Activitats

Cerca d'informació

L’objectiu d’aquesta activitat és familiaritzar l’estudiant amb els diferents paràmetres que s’usen en reguladors.

Cerqueu a Internet informació sobre diferents tipus de reguladors per realitzar FA.

Simulació

L’objectiu d’aquesta activitat és il·lustrar el muntatge i la simulació de fonts d’alimentació.

Realitzeu l’esquema de connexions i simuleu el muntatge d’una FA fixa de 12 V amb estabilitzador. Comproveu amb el voltímetre que la tensió de sortida sigui la correcta. Del muntatge anterior, expliqueu com podríeu mesurar pràcticament la tensió d’arrissat. Indiqueu el seu valor.

Recerca d'informació

L’objectiu d’aquesta activitat és familiaritzar l’estudiant amb els diferents paràmetres que s’usen en fonts commutades.

Feu una recerca, per exemple a Internet, d’aparells, instruments, electrodomèstics i cases comercials, etc. que utilitzin fonts commutades, anoteu alguna de les característiques d’aquests aparells.

Font d'alimentació amb LM78xx

L’objectiu d’aquesta activitat és il·lustrar completament el funcionament d’una font regulada amb un circuit integrat.

Heu començat a treballar en una empresa d’electrònica i us demanen que dissenyeu una font d’alimentació de 12 V de corrent continu, amb un regulador integrat.

L’esquema que us donen és aquest:

És una font d’alimentació lineal o commutada? Justifiqueu la resposta.
Sabent que el díode LED ha de tenir 1.5 V entre els seus terminals i que ha de passar un corrent elèctric de 15 mA, calculeu el valor de la resistència R1.
Nota: la funció d’aquest LED és indicar si la font d’alimentació està connectada o no està connectada.
Nota 2: Quan munteu el circuit amb NI Circuit Design Suite, poseu-hi un multímetre per comprovar si la tensió que hi ha entre els terminals del díode LED és d’1,5 V.
El rectificador utilitzat és conegut com a Pont de Graetz. Cerqueu informació per Internet del tipus de rectificador que és el Pont de Graetz (mitja ona o ona sencera). Justifiqueu la resposta.
Calculeu el valor de tensió que ha de tenir el transformador (el valor del secundari, perquè el primari el connectareu a 230 Volts) perquè la font d’alimentació lliuri 12 V a la sortida i funcioni correctament. La tensió de sortida serà la mateixa que hi ha entre els terminals del condensador C3. El transformador el connectareu a la xarxa elèctrica de 230 V de corrent altern.
Mesureu i visualitzeu els valors de tensió elèctric en el primari i en el secundari del transformador. Indiqueu els valors:
1. Tensió de pic primari.
2. Tensió de pic a pic primari.
3. Freqüència primari.
4. Tensió de pic secundari.
5. Tensió de pic a pic secundari.
6. Freqüència secundari.
Sabent que la intensitat de corrent màxima que ha de suportar aquesta font d’alimentació és de 500 mA i que voleu una tensió d’arrissament màxima de 0,8 V, calculeu el valor del condensador C1.
Nota: per calcular el valor del condensador, feu servir la fórmula .
Utilitzeu el programari Multisim i mesureu amb oscil·loscopis la tensió que surt del Pont de Graetz, la tensió d’arrissament i la tensió de sortida de la font d’alimentació. Us surten els 0,8 Volts de tensió d’arrissament? Què passaria si el valor del condensador C1 fos la meitat del valor que heu calculat? Justifiqueu les respostes.
Nota: per visualitzar aquestes mesures heu d’utilitzar un oscil·loscopi. Compte, l’oscil·loscopi és capaç de mesurar valors de tensió alterns i valors de tensió continus. Heu de saber en tot moment el valor que mesureu, si és tensió alterna o contínua. Podeu ajudar-vos també amb algun voltímetre.
Nota 2: adjunteu totes les mesures del Multisim, les captures de pantalla de les mesures.
Quina funció fan els condensadors C2 i C3? Justifiqueu la resposta.
Quina diferència hi ha entre fer una font d’alimentació amb regulador 7812 o fer-la sense regulador? Justifiqueu la resposta.

1. És una font d’alimentació lineal, ja que està formada pels blocs transformador, rectificador, filtre i estabilitzador o regulador.

2.
Quan la mesurem amb Multisim, veiem que dóna uns 2,1 V. Això és degut a les característiques del LED que esteu simulant, ja que els 1,5 V que agafem com a caiguda de tensió del díode són una aproximació (en quasi tots els LED hi ha una caiguda de tensió d’1,5 V, per la qual cosa és un valor de tensió correcte per a fer el càlcul). Amb aquests 1,5 V ens assegurem que no passen més de 15 mA pel díode, que és el que volíem:

3. El rectificador Pont de Graetz és un rectificador d’ona sencera o doble ona.

4. Heu de partir de diverses consideracions prèvies:

Primer: la tensió d’entrada al regulador ha de ser, com a mínim, 3 V superior a Vo (material paper). Com que Vo = 12 V, com a mínim el transformador ha de ser de 15 V al secundari.

Segon: ara penseu que teniu un pont de díodes i que el corrent altern té un semicicle positiu i un semicicle negatiu. El semicicle positiu passa per dos dels díodes i el semicicle negatiu pels altres dos díodes restants. Aleshores, com que cada díode, quan condueix, fa caure 0,7 V entre els seus terminals (tensió de llindar en silici), haureu de sumar 1,4 V més que es quedaran en els díodes.

Resumint, el transformador ha de ser de 15 + 1,4 = 16,4 V. Això, ho multiplicarem per √2 (rectificació de doble ona), obtenint un transformador de 23,24 V de tensió en el secundari. Com a mínim, heu de posar aquest transformador perquè funcioni correctament la font d’alimentació. El valor normalitzat serà de 24 Volts al secundari.

Podeu posar més gran el transformador? Sí, però sempre haureu de fixar-vos en el rang de tensions d’entrada que suporta el regulador (en aquest cas, el nostre regulador suporta de 14,5 a 30 V). També heu de pensar que com més gran sigui el transformador, més car serà.

Aquí podeu trobar el transformador adequat:

Per exemple, a Multisim podeu posar aquest transformador:

4.1.

1,6 divisions (comptem aproximadament el que ocupa el senyal en la pantalla) · 200 V/Div = 320 V (teòricament surt 325,27 V).

4.2. 3,2 divisions (comptem aproximadament el que ocupa el senyal en la pantalla) · 200 V/Div = 640 V (teòricament surt 650,54 V).

4.3.

4.4.

2,4 divisions (comptem aproximadament el que ocupa el senyal en la pantalla) · 10 V/Div = 24 V.

4.5. 4,8 divisions (comptem aproximadament el que ocupa el senyal en la pantalla) · 10 V/Div = 48 V.

4.6. És la mateixa freqüència que en el primari. El transformador no varia la freqüència:

Circuit d’on hem fet les mesures:

Condensador electrolític de 2.200 μF i mínim de 25 V. El condensador està exposat a la tensió del pont de Graetz, 24 V.

La tensió d’arrissament podrà arribar a 0,8 V quan la font d’alimentació estigui treballant al màxim, 500 mA. En cas contrari, l’arrissament serà inferior.

6. Si ho mesureu amb tota la font d’alimentació muntada, us sortirà directament la tensió d’arrissament:

Aproximadament, 3,2 Divisions · 20 mV/Div = 0,064 V de tensió d’arrissament.

Ara, si voleu veure el senyal polsat de sortida del pont de Graetz heu de desconnectar els condensadors i els reguladors:

Aquest senyal polsat té una amplitud aproximada de 2.5 Divisions · 10 V/Div = 25 Volts. La freqüència d’aquest senyal és:

La tensió de sortida de la font d’alimentació és de 12 Volts. Aquí la teniu mesurada amb oscil·loscopi i amb multímetre:

Si el condensador fos de la meitat, de 1.100 μF, la tensió d’arrissament seria el doble. La tensió d’arrissament sempre existirà en aquest tipus de font.

Per no posar condensadors molt grans, normalment s’estableix un màxim d’aproximadament 0,8 V d’arrissament per a aquest tipus de fonts d’alimentació. S’entén que per a certs tipus d’aparells alimentats amb una font d’alimentació lineal poden funcionar amb un petit arrissament.

Fixeu-vos també que el fet de posar un regulador disminueix l’arrissament de l’ordre de 100.000 vegades; aleshores, un arrissament d’aquestes magnituds és més que suficient.

7. Els condensadors C2 i C3 bàsicament són condensadors que ens donaran una bona resposta en les altres freqüències. C2 el posarem si el regulador està distanciat de C1 (si en un circuit electrònic no queda un al costat de l’altre). C3 ens estabilitzarà el senyal de sortida.

8. Els reguladors són circuits formats per un nombre elevat de components, integrats dins d’una única encapsulació, que són capaços de proporcionar una tensió constant a la sortida. Els reguladors redueixen la tensió d’arrissament unes 100.000 vegades, cosa que la fa esdevenir negligible a la pràctica.

Una font lineal sense regulador tindrà més arrissament a la sortida i no estarà estabilitzada enfront de diferents càrregues.