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Duda sobre Fuentes de Alimentacion y Transformadores

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vcs
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 vcs
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(@vcs)
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Registrado: hace 18 años

Buenos dias a todos.

Cuando empece en esto de "enredar" con al electronica, en mis primeros montajes usaba fuentes de alimentacion de moviles, o de esas seleccionables mediante un switch que dan 3, 6, 7.5, 9,12 .... o algo así que se venden en las ferreterias por poco mças o menos de 6 euros.

Despues cuando los montajes subieron de complejidad, y ante la duda de que determinados fallos fueran por la alimetacion, y ademas, teniendo en cuenta que no montaba los condensadores en paralelos entre la alimentacion y el cero de los micros, compre una fuente regulable de laboratorio.

Ahora con varios años a mis espaldas de despieces y rapiños de componentes de aparatos inservibles, me he hecho con una pequeña coleccion de trafos, aparatitos con los que nunca me habia entretenido a "jugar", el otro dia me puse a enredar 😀 y conecté un trafo 220/20 a un puente de diodos casero para alimentar unos relés de 24 V atraves de un ULN2003, el disparo del ULN lo comando con la salida de un PIC, esa alimentacion por supuesto tendrá un rizado bastante grande pero teniendo en cuenta la naturaleza de carga no fue problematico.

Ahora viene lo "divertido", tenia un trafo de 220/7.5 V, visto esto pensé, cojonudo, para montar la alimentacion del pic, asi que monte un puente de diodos casero y lo enchufé al PIC, conste decir que fue por probar porque ya imaginaba que con el rizado de la funte no funcionaria, y efectivamente aunque la tension en terminales de alimentacion del PIC era la correcta 6.8 v (claro con un multimetro) aquello no trabajaba, era de esperar.

Mi siguiente paso fué rebuscar por el "cajon de sastre" y encontre una etapa rectificadora, con sus filtros correspondientes y tal, PERO esta era de 110 V, de todas formas probé, total se trata de aprender, asi que una vez montado aquello parecia rectificar bien aunque a la salida en vacio tenia una pequeña subida de tension, que en cuanto metias una carga (una R y un Led) tomaba los valores adecuado, al montar esto al pic, seguia sin funcionar. Asi que de esta forma "descubrí y decidi" que tendria que hacerme yo el circuito rectificador con sus filtros regulador de tension y tal.

Ahora bien, por el camino vi algunas cosas interesantes y algunas que me descolocaron, una de ellas es que como para poder comandar el ULN2003 para disparar los 20V del rele como ya habia comprobado y montado con la funte de laboratorio tenia que referenciar los 0 de ambas alimentaciones (la del pic y la del rele 5 y 20 v), es decir unirlos, ya que de lo contrario no trabaja pues no se puede disparar el transistor del ULN2003, asi que con la fuente de laboratorio alimentando el pic y el trafo de 20v con el puente casero alimentando el rele uní sus ceros (-), comprobé tensiones en vacio y SORPRESA la fuente de labo tenia 5.05 V pero a la salida del rectificador de 20v ahora tenia entre 48 y 50 V, ¿esto porque es? en cuanto separaba los 0 de las fuentes este valor volvia a ser 26v ( cerca de los 20 por raiz de dos teoricos - 2v de los diodos), de todas formas volvi a unir los ceros pasando de nuevo a los casi 50V y me puese a disparar el relé, ya que el ULN2003 puede bloquear esos 50 V y al rele no le pasa nada por trabajar a 50v algunos ciclos, la sorpresa fue de nuevo al medir la tension en el rectificado y comprobar que cuando la carga estaba metida esta caia a los 26V, es decir que al meter carga la tension era la correcta, asi que metí un Led con su respectiva R a la salida del trafo y quedo "estabilizado" ¿A que se puede deber esto?

Y por otro lado, retomando la parte de diseñar mi propia etapa rectificadora, he estado repasando alguna literatura y me surjen dudas con las que espero me podais ayudar, ya se que lo mas sencillo es coger uno de los tantos circuitos que hay publicados por la red, pero lo que me gustaria es aprender.

En principio la etapa que quiero montar será, trafo, puente, filtro con un C y por ultimo un estabilizador LM7805, mas que nada porque es de lo que mas literatura hay y lo mas sencillo que he encontrado, la primera duda que me surje es a la hora de escalar el C que hace de filtro, he encontrado unas formulas para este calculo usando las restricciones de que el rizado a la salida de este condensador no sea mayor del 10%, segun he estado leyendo/estudiando si el C es pequeño el rizado será mayor, pero si el C es demasiado grande puede haber problemas con la corriente en las cargas del condensador (picos demasiado grandes), asi que siguiendo la formulita del 10% tendria:

C = (5 * I) / (f * Vmax)

I corriente de salida del rectificador a diseñar
f frecuencia

segun ciertos ejemplos para hacer una fuente de 0.25 A y 5 V si sutituyo en la formula tendria:

C=(5 x 0.25 A) / (50Hz * (7.5*1.4142 - 2v))=0.002904 F = 2904 MicroFaradios

Pero mi pregunta con esta formula es ¿es igual para un rectificador de media onda (dos diodos) que para uno de puente? porque en realidad en puente se multiplican los ciclos, es decir que hay el doble de Hz, en los sitios que he visto calculaban con 50Hz, ¿pero esto no es un error? esque el hecho de cambiar esto por un 100Hz hace que el condesador se la mitad ¿que serian 50 o 100 Hz?

Los valores de los condensadores pienso que pueden ser aceptables, porque una vez hice una fuente regulable hasta 30 V de un Kit de una coleccion de electronica y llevaba un condensador de 4700 microFaradios. (electrolitico grandote tipo pila mediana)

Ahora bien, si te pones a mirar catalogos de fabricantes resulta que despues de tanto calculo "de precision" , lo mas cercano que te venden en 16V es de 4700 Microfaradios, en caso de tener que poner ese ¿esto no me puede dar problemas de carga por los picos de corriente como comentaba antes? en principio el Trafo va sobrado es un 7.5 V a 41 VA es decir que tendria 41/7.5 = 5.46 Amperios, ¿pero donde está el limite?

Por otro lado, quiero montar algo sencillito del estilo del siguiente esquema

Fuente

Pero mirando los difrentes circuitos que hay por la red, veo que la mayoria en lugar de meter un condensador tan grande menten varios en paraleto como por ejemplo aqui,

Fuente1

¿que diferencia hay? ¿porque lo hacen así?, y otra cosa que me ha terminado de matar es cuando he leido en varios sitios que para escalar ese condensador a "ojo" se tima 2200 MicroFaradios por Amperio, joer, si calculando para un cuarto de amperio me sale 2900 MicroFaradios, es decir que mas de cuatro veces mayor.

Y por ultimo, que ya es bastante, en cuanto a la salida del regulador, en el esquema que yo propongo (el primero) no se monta nada a la salida de este, sin embargo en el segundo esquema y muchos otros montan un condensador (en este caso dos) ¿cual es la funcion de este? en principio para el funcionamiento del regulador no es necesario, ¿que se pretende con estos condesadores y como se escalarian?

Gracias por adelantado, y siento el toston y la densidad del correo, que me ha quedado un poco grande

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3 respuestas
ranganok
Respuestas: 3875
(@ranganok)
Ardero
Registrado: hace 19 años

Bienvenido al maravilloso mundo de las fuentes de alimentación. 😛

Vayamos por pasos:

- No me ha quedado muy claro el rollo de las conexiones pero yo, lo primero que haría es mirar bien dónde estan referenciadas las tierras y si son flotantes o no.

- Ahora bien para hacerte tu propia fuente: El condensador se calcula con respecto al rizado que quieras máximo y la carga que tengas detrás, no es lo mismo tener una resistencia detrás (directamente conectado al circuito) que un regulador. Si vas a poner un regulador olvidate de hacer cálculos y utilizar los condensadores que te indique el fabricante en el datasheet. Si vas a conectarlo directamente al circuito, sí que tendrás que calcular el valor del condensador a partir de la tensión y la corriente que demandarás al condensador (que depende del circuito que venga detrás). El cálculo se realiza mirando el ciclo de carga y descarga del condensador y el valor del rizado máximo de la tensión. Un valor del 10% es correcto, aunque ten en cuenta que si vas a alimentar un micro la tensión te variará entre 4.5V y 5.5V con lo cual te quedas muy cerca del límite máximo de alimentación del micro y cualquier ruido te puede fastidiar el micro (con lo cual se recomienda siempre poner un regulador). Por otro lado ten en cuenta que los valores son aproximados: la tensión de la red varía muchísimo y la construcción de los trafos de red es muy aproximada al valor que te dan, así que el rizado no va a variar por mucho que quieras ajustar el condensador.

Si quieres construirte una fuente de alimentación medio decente te recomiendo que visites algunos de los links que puse en mi blog hace tiempo:
http://skiras.blogspot.com/2006/09/herramientas-fuente-de-alimentacin.html , yo por ahora tengo una hecha con una fuente AT que me dá +-12V y +-5V y en un futuro espero construirme una simétrica y regulable conectada al PC.

S2

Ranganok Schahzaman

PD: Por cierto lo de poner condesadores en paralelo es por dos cosas: 1.- los valores se suman, 2.- se utilizan distintos tipos de condensador para eliminar mayor rango de interferencias (electrolítico para filtrado de 50/100 Hz y cerámico para interferencias de mayor frecuencia).

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vcs
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 vcs
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(@vcs)
Estimable Member
Registrado: hace 18 años

Buenos dias Ranganok

En primer lugar gracias por responder, en cuantro al tema de los trafos, la verdad es que no le hice mucho caso a las tierras asi que no estaban unidas, ¿es necesario unirlas? ¿porque? en principio si tras rectificar la tension unimos los ceros o los negativos deberiamos de terner ambas fuentes referenciadas al mismo cero ¿no es asi?

Por otro lado en cuanto al tema de mi propia fuente, el circuito a montar seria como el del esquema, es decir el puente rectificador, un C para filtrar, y un estabilizador.

El tema de calcular el C fue por dos razones:

En primer lugar como tu comentas al principio pensé en montar el estabilizador segun el datasheet (Lm7805) pero en los montajes que aparecen, siempre monta un C de 0.33 microFaradios a la entrada (Vin en el circuito anterior) y uno de 0.1 microfaradios a la salida (Vout) en paralelo con la carga, a mi me parecen que el C de la entrada es demasiado pequeño ya que por un lado comparando con los montajes que hay por la red este C suele andar entre los 2200 y los 4700 microFaradios, por otro lado el calculo que realizé para el 10% da un resultado de 3300 microfaradios que esta del mismo orden, por eso poner un C del valor especificado por el fabricante me parece poco,

En segundo lugar, pensé que si montaba el C calculado para un rizado de 10% y luego esta tension mas o menos bien filtrada la pasaba por el estabilizador tendria una tension final de mejor "calidad".
Es decir si solo con el filtro tengo un 10% maximo de rizado, como tu comentas tendria 0.5 V de oscilacion, si ademas meto el estabilizador, teniendo en cuenta que en el datasheet del LM7805 pone que tiene un rechazo al rizado de 78 dB, si hacemos la cuentas para ver cuantas veces atenua tendriamos e=(((10)^(73/10))-1)^0.5 que da como resultado una atenuacion de 4466 veces (e=4466) por tanto el rizo final segun mis cuentas seria de 5*0.1/4460=0.000112 V es decir, despreciable ¿no es asi?,

Aunque claro viendo estos resutlados, se podria poner un C algo mas pequeño y creo que no deberia de influir en el resultado final, lo que ahora tengo dudas es si aparte de conectar el C electrolitico poner tambien el C ceramico del fabricante, ya que si como tu comentas filtra mas pues quizá sea una buena opcion. Ademas me imagino que me tocará poner tambien el C de la salida que no lo tenia previsto. ¿Será correcto este planteamiento?

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chyryes
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(@chyryes)
Active Member
Registrado: hace 15 años

Efectivamente, en un rectificador de onda completa la frecuencia es 100Hz, el condensador te saldría la mitad, es un detalle que se me olvidó incluir cuando hice ese tutorial. Otra cosa a tener en cuenta es que la tensión valle en el ejemplo que propones sería del 10% de la tensión máxima habiendo descontado la caida en los diodos, es decir, (7,5*1.4142-2)*0.9=7.74V, y según el datasheet del 7805, no te garantizan que la salida vaya a estar correctamente regulada, con una entrada inferior a 7V (7,5V si utilizas el 7805A) Por lo que el diseño Para incluir posteriormente un 7805 es correcto.

Saludos,

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