Download TP9 - v13 Fuentes Alimentacion

Universidad Nacional de Entre Ríos
Facultad de Ingeniería - Bioingeniería
Departamento Académico Electrónica
Instrumental y Dispositivos Electrónicos
INSTRUMENTAL Y DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
TP9 - GUÍA PARA EL TRABAJO PRÁCTICO NO 9
FUENTES DE ALIMENTACIÓN
TEMARIO:
Circuitos rectificadores con diodos
Regulador de voltaje con diodo zener
Filtrado con capacitor
Diseño de fuentes de alimentación
NOTA: SALVO QUE SE ESPECIFIQUE OTRA COSA LOS VALORES DE RIPPLE SON PICO A PICO
1) En el circuito con rectificador puente de la Fig. 1, ¿qué sucede al
variar los valores de R y C? Considere a los diodos como ideales.
2) Calcule los componentes de una fuente de alimentación con filtro,
rectificación de media onda, transformador 6 Vef y varios
capacitores (utilizar valores comerciales), para tener un ripple
menor a 0,5 Vpp en la carga. La carga varía de 30 mA. a 120
mA.
Fig. 1
3) Realice un rectificador de onda completa para un transformador de 10 + 10. Calcule el capacitor para un
ripple de 1,6% y resistencia de carga 100Ω.
4) Calcule una fuente con puente de diodos y estabilizada mediante un diodo zener de 10 V. Calcule todos
sus componentes como para obtener un ripple ≤ 1 % a la entrada del sistema estabilizador siendo la
resistencia de carga variable de 270 Ω a 1 KΩ y el transformador de 10 V.
5) Diseñar una fuente completa regulada por un diodo zener de 12 V y ripple de 0,3%. ¿Qué resistencia
dinámica posee el zener? ¿Qué ripple posee antes y después de regular? RS = 15 Ω para una IL máxima de
120 mA. Vi = 14 - 16 V.
6) Para un circuito regulador zener, determine el intervalo de valores Vi que mantendrá en el estado de
conducción a un diodo zener de 6,2 V y ¼ W si la carga es de 150 Ω y la resistencia del regulador RS es
de 220Ω. IZm = 10 mA e IZM = 50 mA.
7) Se dispone de una fuente como la de la Fig. 2. Se necesita tener un ripple a la salida del rectificador ≤
2,5% del valor rectificado. Calcular el C necesario. La salida debe tener un ripple ≤ 0,04% de su valor.
¿Qué rd debe tener el zener? Calcular RS y Pz. Vtrafo = (12 +12) V, Vz = 8,2 V y RL = 100 Ω.
Fig. 2
8) Hallar Rs para la regulación de la fuente de la Fig. 3, determinar Pz y la
ondulación de cresta a la salida cuando se consumen 64 mA. Datos: Vz
= 12 V; Vcc = 16 V; Vca = 2 Vpp; Ri = 1 Ω, rd = 2 Ω y RL = 1 KΩ..
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Fig. 3
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9) Diseñe una fuente partida que regule en ±12 V para alimentar una resistencia de carga variable de 180Ω a
250Ω. Se dispone de un transformador de 12+12 (rms).
10) Un diodo zener de 7,2 V se utiliza en el circuito de la
Fig. 4 y la corriente de carga puede variar entre 12 y 100
mA. Hallar el valor de ri necesario para mantener esta
corriente de carga si la tensión de la fuente de
alimentación es Vc = 12 V.
Fig. 4
11) El diodo zener de 7,2 V se utiliza en un circuito similar al anterior con una tensión de ondulación de
corriente alterna añadida a la tensión continua sin regular. La
carga absorbe una corriente de 100 mA. La salida de la fuente de
alimentación sin regular puede representarse por la ecuación vr
= 12 + 1 cos ωt. Hallar la resistencia ri de la fuente de
alimentación para un funcionamiento adecuado y el valor de
cresta de la tensión de ondulación presente en bornes de la carga.
rd = 2 Ω.
12) El diodo zener de la Fig. 5 tiene una caída fija de tensión
de 18 V entre sus terminales, en tanto que Iz se
mantenga entre 200 mA. y 2 A.
a) Hallar ri de modo que VL se mantenga en 18 V
mientras Vdc pueda variar libremente desde 22 V hasta
28 V b) Hallar la máxima potencia disipada por el
Fig.5
diodo.
13) Se emplea un diodo zener de 10 V (Fig. 6) para regular la
tensión en bornes de una carga variable como la representada
en la figura. La tensión de entrada vi varía de 13 V a 16 V e iL
entre 10 y 85 mA. La mínima corriente de zener es 15 mA.
a) Calcular el valor máximo de ri.
b) Calcular la máxima potencia disipada por el diodo zener
Fig. 6
utilizando este valor de ri.
14) Una fuente no regulada varía entre 20 y 25 V y tiene una impedancia interna de 10Ω . Un diodo zener
de 10 V debe regular esta tensión para utilizarla en un magnetófono o registrador de cinta. El
registrador absorbe 30 mA. mientras graba y 50 mA. cuando reproduce. El diodo zener tiene una
resistencia dinámica de 10Ω. El codo de la característica zener tiene lugar en 10 mA. Además el diodo
zener puede disipar una potencia máxima de 800 mW. a) Hallar ri de modo que el diodo regule
continuamente (ri>>10). b) Hallar la máxima ondulación cresta a cresta de salida.
15) Se necesita un circuito que recorte señales de entrada que pueden llegar a tener hasta 20 Vpp al rango
entre -5 y 5 voltios. Diseñe un circuito con diodos zener que realice esto.
16) Se desea medir la corriente que circula por la R = 100 Ω en el
circuito de la Fig. 7 con un amperímetro de 20 mA y 25 Ω de
resistencia interna. La fuente es de 10 V ¿Qué potencia disipa el zener
en ese momento?
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17) Se dispone de una fuente como la de la Fig. 8 y se
necesita tener un ripple a la salida del rectificador
igual o menor a 2,5% del valor regulado. Calcular el
capacitor necesario. La salida debe tener un ripple
eficaz de 0,04%. ¿Qué resistencia dinámica y qué
potencia debe tener el zener?
Fig.8
18) Hallar la resistencia Ri para la regulación de la fuente. Determinar Pz y la ondulación de cresta a cresta
en la carga para corriente de la misma de 64 mA.
VZ = 8V
rd = 1,5 ohm
19) Hallar Ri y Pzmáx en el circuito siguiente.
20) Se dispone de 5 diodos 1N4001, dos zener de 5,1 V y 7,2 V respectivamente y de varios capacitares y
resistencias.
Diseñe y calcule una fuente partida cuyos valores de ripple sean del 1 % en la salida del rectificador. La
misma debe proveer tensiones de + 7,9 V y –5,1 V en las cargas variables RL1=100–150 Ω y RL2=150–
250 Ω respectivamente. Esquematice el diseño.
21) Un diodo zener de 50V regula con un margen de corriente de 5 mA. (Izm) a 40 mA. (IZM) una tensión Vi
de 200V. Calcular: a) el valor de Ri que mantendrá la regulación cuando IZ sea máxima; b) el mínimo
valor de RL que mantendrá la regulación y c) el rango de Vi que mantiene la regulación con la Ri
calculada en a) y una corriente de carga de 25 mA.
22) Para el circuito de la figura, determine el valor de RS1 y RS2 para que la fuente regule la tensión en las
cargas en los valores correspondiente según se observa en el esquema. Determine la potencia de los
Zener.
Rs 1
10
-
+
C
Vz=8
100 - 1K
10
Rs 2
C
Vz=5
47 - 250
23) Para el circuito de la figura se desea saber:
a) Que Valor de C se debería conectar para que el ripple no supere el 0,5 %?
b) Cual es el valor de Rs a conectar?
c) Que Potencia tendrían los zener?
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Rs
C
12
7,2
10 - 100
12
5,5
39 - 100
24) Para el circuito siguiente, determine: los valores de Rs, las Pz y el valor de los mismos de forma que las
cargas reciban las tensiones indicadas. Si el capacitor es de 2200 uF x 25V, cual es el mayor ripple que se
puede presentar en sus bornes? Si el ripple en las cargas no supera el 0,4 %, que resistencias dinámicas
poseen los zener?
Rs
10
10
C
+ 12 V
100 - 330
Rs
+ 8 V
56 - 150
25) Se dispone de diodos zener de 2,2 V, 3,3 V, 4,5 V, 7,2 V y 10 V.
Se necesitan alimentar tres cargas que van de 100–250 Ω y a las tensiones de 10 V, 7,8 V y 4,5 V.
Calcule los componentes necesarios como para obtener un ripple en la salida del rectificador ≤ 0,5%.
Diseñe el circuito, defina el trafo y PZ.
26) Diseñe una fuente partida que tenga un ripple que sea menor o igual al 1% y entregue las siguientes
tensiones:
+ 18 V para cargas 150 – 220 Ω
– 15 V para cargas 100 – 200 Ω
Calcular todos sus componentes.
27) Se requiere armar una fuente que entregue las diferentes tensiones que se describen:
+ 9 V cargas 50 –100 Ω
+ 12 V cargas 50 – 120 Ω
+ 15 V cargas 70 – 150 Ω
– 11 V cargas 60 – 100 Ω
– 13,5 V cargas 80 – 200 Ω
Para ello se dispone de diodos zener de 3, 6, 10, 5, 7, 2.5 V, en la cantidad que se requiera según el
diseño a implementar.
Grafique el circuito con sus componentes y determine todos los valores de los mismos. La fuente va a
requerir que para las tensiones (+) tenga un ripple <= 1% y para tensiones (–) ripple <= 0,5 %.
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