CAPITULO XVI.-FUENTES REGULADAS Y ESTABILIZADAS

16.8 COMPARACION ENTRE LOS DOSTIPOS

La diferencia entre los dos tipos estriba en el elemento de control.

Regulación en serie
El control soporta toda la corriente de carga.

Está sometido a una diferencia de potencial en extremos igual a Vs - Ve.

Regulación en paralelo
El control deriva menos corriente cuanto mayor es la corriente de carga. Con cargas muy fuertes, el control estará trabajando con pequeñas corrientes.

La diferencia de potencial aplicada al control es Vs, ya que está en paralelo con la salida.

De las anteriores consideraciones se deduce que, a fin de no cargar excesivamente el control, la regulación en serie es apropiada para pequeñas corrientes de carga y/o grandes tensiones de salida, en tanto que la regulación en paralelo es apta para grandes corrientes de carga y/o pequeñas tensiones de salida.

En algunos casos, en que el margen de tensiones y corrientes en que va a trabajar la fuente es muy grande, se recurre al montaje de dos fuentes, una en serie y otra en paralelo, con un conmutador que selecciona una u otra, según las condiciones de trabajo.

Una fracción de la tensión de salida, m Vs, es comparada con una tensión de referencia VR. La diferencia de las dos es amplificada por el amplificador de error y aplicada al control.

16.9 ELEMENTO DE REFERENCIA

al comparador

 
 

Deberá ser tal que proporcione una tensión VR lo más constante posible. Se utilizará un diodo zener.
Es preciso que IZ sea lo más constante  posible.
Para ello ha de procurarse que   I1 >> I2
Las variaciones de la tensión de salidaafectarán a la de referencia
(al aumentar IZ, aumenta VR, y al contrario)
Si rZ es pequeña (idealmente, cero), VR = VZ independiente de IZ

16.10 ELEMENTO DE MUESTRA

Ha de tomarse una fracción de la tensión de salida para medir sus variaciones y compararlas con la de referencia.

Se utiliza un divisor resistivo

La corriente que absorbe el comparador debe ser despreciable frente a I1, a fin de no cargar apreciablemente al divisor.

En estas condiciones:

            R ( 1 - a) + R2
m Vs = --------------------- x Vs
              R1 + R + R2

16.11 ELEMENTO COMPARADOR

La señal de salida del comparador debe ser proporcional a la diferencia entre la tensión suministrada por el muestreador (m Vs) y la de referencia (VR).

Si m Vs aumenta, aumentará la corriente de base o, lo que es lo mismo, VBE, produciendo un aumento en la corriente de colector

           m Vs - VR - VBE       m Vs - VR
IC = -------------------- »  ------------
                  rz                                     rz

Obsérvese que IC depende pues de la diferencia entre la tensión de muestra y la tensión de referenciam ( VS - VR)

Debido pues a que como tanto el zener como el transistor son elementos semiconductores, el funcionamiento de nuestro circuito variará con la temperatura.. Se conseguirá una buena compensación térmica cuando:

   D VBE          D VR
                                       ----------   y   ---------  sean del mismo valor
     D T             D T

 

y de signos opuestos. A este fin, son muy apropiados los diodos zener de tensiones nominales alrededor de los seis voltios, por lo que, siempre que se pueda, se utilizarán estos valores.

16.12 AMPLIFICADOR DE LA SEÑAL DE ERROR

Suele ser un amplificador de acoplo directo, generalmente constituido por un solo transistor. Su objetivo es elevar la señal de error procedente del comparador a un nivel suficiente para atacar el control. En muchos casos, el mismo comparador hace las veces de amplificador de error.

16.13 ELEMENTO DE CONTROL

Interpreta la señal de error y corrige las variaciones de la tensión de salida, VS. Se suele utilizar un transistor conectado como indica la figura:

 Si Vs, por ejemplo, tiende a aumentar, la señal de error ha de ejercer sobre el transistor una acción tal que haga que Vs tienda a disminuir (realimentación negativa), contrarrestando la variación inicial. Por tanto, deberá aumentar VCE en el caso de regulación en serie, y aumentar Ic en el caso de regulación en paralelo.
Supongamos que Ve tiende a aumentar (debido a fluctuaciones en la red); => Vs tenderá a aumentar.
Este aumento de Vs, a través del comparador, hará que varíe Ic. Como la corriente la corriente que entra en el nudo, suministrada por un generador de corriente, es constante, al aumentar Ic disminuirá IB, con lo que el transistor conducirá menos, aumentando VCE. Así pues, vemos que un aumento de de Ve es absorbido entre colector y emisor, manteniéndose de ese modo Vs constante.
Un aumento de la corriente de carga producirá una disminución de Vs (debida a la resistencia de salida de la fuente). El circuito reaccionará de manera que Ic disminuirá, por lo tanto aumentará IB con lo que el transistor conducirá más, disminuyendo la VCE. De esta manera, variaciones de la carga son compensadas por el circuito.
En muchos casos, el generador de corriente está constituido por una simple resistencia. Cuando se quiera mayor precisión, se montará un transistor como generador de corriente, es decir, fijando la tensión de base y haciendo la salida por colector. Para obtener la tensión de base constante se utiliza un zener. El conjunto recibe el nombre de prerregulador.

 

 Prerregulador

           VZ - VBE        VZ
Icte =     -----------   »  ------ = cte.
               R3            R3

 

Nota:  Icte : significa " corriente constante "
R2 es la resistencia de polarización del zener.
Se debe cumplir que Icte sea mayor o igual que 2 IBmáx.
En el caso de utilizar una resistencia:

       Ve - Vs - VBEcontrol          Ve - Vs
R = ----------------------------------- » -------------
                 Icte                         Icte

16.14  CONSIDERACIONES SOBRE LA TENSION  DE  SALIDA

A.- Tensión mínima de salida. Vsmín = VR

No se puede bajar de este valor, por lo que, si se quieren obtener pequeñas tensiones de salida, es preciso utilizar zeners de baja tensión.

B.-Tensión máxima de salida. Vsmáx = Ve

En este punto se pierde la regulación, por lo que no es aconsejable acercarse a él.

Conviene que la tensión de entrada sea bastante mayor que la de salida deseada. Ahora bien, si la de salida es variable (por medio del potenciómetro del elemento de muestra), cuando a la salida está presenta la tensión mínima (VR), VCE alcanzará valores elevados, lo que habrá que prever a fin de evitar la destrucción del transistor. Habrá que contar con el caso peor, en que Vs = VR y Is = máxima.

En este caso; VCE = Ve - VR y la potencia disipada por el control P = VCE . Ismáx.

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