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Análisis DC de una fuente Regulada

 


 

Objetivos

·             Analizar la operación general de una fuente DC regula da alimentada desde una fuente AC.

·             Comprobar la acción básica de un regulador de voltaje con los cambios en la corriente de carga.

·             Comprobar la acción básica de un regulador de voltaje con los cambios en el voltaje de entrada.

·             Comprobar el efecto en la regulación de una resistencia en serie con el voltaje de referencia.

·             Familiarizarse con la utilización del regulador LM317.

 

Material y Equipo Requerido

 

Un (1) Multímetro digital

Un (1) Protoboard

Un (1) Transformador 6V, 9V, 12V

Un (1) Trimer: 5K, ajustable, multivuelta

Resistencias: 56 ohmios (2W); 100 ohmios (1W); 0.1 ohmios (1/2W);  240 ohmios (5%, 1/4W)

Condesadores: 1000Microfarario/25V, electrolitico; 0.1 ceramico o poliester; 47 Microfarario/16V, electrolitico; 10 Microfarario/16V, electrolitico .

Cuatro (4) Diodos rectificadores de 1A/400V (1N4004 o equivalente)

 

Pre-Laboratorio

 

¿Qué son reguladores de Tensión?

¿Qué es un regulador con diodo zener?

¿Qué son reguladores con transistores?

¿Qué son reguladores con circuitos integrados?

¿Qué son reguladores fijos de tres terminales?

¿Qué son reguladores ajustables de tres terminales?

¿Describa el funcionamiento del circuito de la figura 1?

¿Busque en ECG o Manual de Reemplazo las características LM317?

 

Procedimiento

  1. Monte sobre el protoboard el circuito de la figura 1. Inicialmente, conecte las entra das “P” y “Q” del rectificador a la salidas “0” y “12” de la fuente AC del transformador. De este modo, el circuito quedará alimentado con 12 VAC. No conecte la carga a los terminales de salida hasta que se le indique.

 

  1. Configure su multímetro digital como voltímetro DC. Si este último no es auto rango, seleccione el rango de 2OVDC.
  2. Conecte el multímetro entre el nodo B (+) y tierra (-). Accione entonces, lentamente y con una herramienta apropiada, el trimer R2 hasta que el valor de VB leído en el multímetro sea exactamente de 6 VDC. Asegúrese de no reajustar R2 durante el resto del experimento, ni de realizar acciones bruscas que puedan desajustarlo accidentalmente. Es tas precauciones son muy importantes para interpretar correctamente los resultados.
  3. Mida el valor DC de los voltajes de entrada (VA), de salida (VB) y de control (Vc) conectando la punta negativa del multímetro a tierra (GND).y la punta positiva al nodo correspondiente (A, B o C). Consigne los valores obtenidos para VA, VB y Vc en una tabla en su cuaderno.
  4. Note que la diferencia de potencial entre los nodos “B” y “C”,  VB-VC, es igual a 1.25V. Esta condición siempre se mantendrá mientras el circuito esté regulando. ¿Por qué?
  5. Verifiquemos ahora el comportamiento del circuito con los cambios en la corriente de carga. Inicialmente, conecte una resistencia de carga de 56 (RL1) entre el nodo B y tierra, como se indica en la figura 2. Hecho esto, mida nuevamente VA, VB y VC como en el paso 4. Consigne los valores obtenidos en una tabla. Hecho esto, retire la resistencia de carga.

  1. Calcule entonces el porcentaje de regulación de la fuente utilizando la fórmula: VR(%)= (((VNL-VFL)/VNL) X 100 %)
  2. Repita los pasos 6 y 7 con una resistencia de carga de 100 ohmios (RL2). Note que no cambian RV ni VB-VC ¿Por qué?
  3. Verifiquemos ahora el comportamiento del circuito con los cambios en el voltaje de entrada. Conecte nuevamente la resistencia de carga de 56 ohmios (RL1). Pase ahora la entrada “P” del rectificador a la salida “9” del transformador. De este modo, el circuito quedará alimentado con 9VAC. Repita entonces los pasos 6 y 7. Nuevamente, la regulación obtenida (0.33%) está dentro de las especificaciones. Asimismo, VB-VC sigue sien do igual a 1.25V. ¿Por qué?
  4. Manteniendo una resistencia de carga de 56 (RLI), pase ahora la entrada “P” del rectificador a la salida “6” de la fuente AC del transformador. De este modo, el circuito quedará alimentado con 6VAc. Repita entonces los pasos 6 y 7 bajo estas condiciones. Note que ahora la regulación (7.83%) está por fuera de las especificaciones del LM317. Además, VB-VC ha dejado de ser igual a 1.25V. ¿Por qué? ¿Tiene esto algo qué ver con el hecho de que el voltaje DC de entrada (VA) esté apenas 1.12V por encima del voltaje de salida nominal (6.0V)? ¿Qué otras razones pueden justificar la pérdida de la capacidad de regulación de la fuente?
  5. Finalmente, comprobemos el efecto de una resistencia parásita en serie con la referencia de voltaje del regulador. Inicialmente, desconecte el circuito. Manteniendo una resistencia de carga de 56 (RL1), conecte nuevamente la entra da “P” del rectificador a la salida “12” del transformador. De este modo, el circuito quedará alimentado con 12VAC.

  1. Retire ahora el jumper JU1 e instale en su lugar una resistencia de 0.1 ohmios (Rs), como se indica en la figura 3. Hecho esto, reenergice el circuito. Repita entonces los pasos  6 y 7 bajo estas condiciones.
  2. Note como la inserción de Rs, cuyo valor (0.1 es 560 veces menor que el de la resistencia de carga 56 afecta severamente las características de regulación de la fuente. ¿Por que? ¿Se afecta el voltaje de referencia del regulador? ¿Cuál es la caída de voltaje sobre Rs? ¿Sucedería lo mismo si Rs estuviera en serie con la carga? Realice las comprobaciones correspondientes y derive sus propias conclusiones.

 

Post-laboratorio

Realice las conclusiones de la práctica.