15 16 y 17 clase fte de tensin reg
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29/11/2014 Fuente de tensión regulada IL Fuente ideal de tensión V = cte. + V VL = cte. VL IL sin limitación de valor _ RS IL V V ≠ cte. + VL Fuente real de tensión VLripp VLripp Vripp TAMB < TMAX _ IL < IMAX Parámetros p/Caracterizar Fuentes de Tensión IL Z0 y Tiempo de recup Vi VL FUENTE 1 – Tensión de salida → VLripp 2 – Tolerancia de la tensión de salida → 3– Corriente de carga máxima → 4– Ripple en la carga → 5– Temperatura de trabajo máxima → 6 – Regulación de Carga 7 – Regulación de Línea 1 29/11/2014 PARAMETROS DE LA FUENTE DE TENSION VL VL d𝑉𝐿 𝑑𝐼𝐿 VLN VLN ΔVL IL ILM Fuente Ideal Regulación de carga 𝑟𝑐 = IL Fuente Real Δ𝑉𝐿 𝑉𝐿 𝑉𝑖 =𝑐𝑡𝑒. ∆𝐼𝐿 =100% 𝐼𝐿 d𝑉𝐿 Resistencia de 𝑅0 = salida R0 𝑑𝐼𝐿 𝑉𝑖=𝑐𝑡𝑒. 𝐼𝐿 ~𝐼𝐿𝑀 Fuente de tensión continua regulada RS V IL IL + VL Vripp REGULADOR V + VL _ VLripp _ Disminuir Rs REGULADOR Disminuir Vripp Estabilizar VL 2 29/11/2014 Esquema Fuente Regulada Lineal Vi RECTIFICADOR + FILTRO TRAFO AC AC REGULADOR LINEAL CC PROTECCION CC VL CC REGULADOR LINEAL (PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO) Fuente No regulada R S R IL V Controlador VL Para que VL = cte. RL Vripp - Elemento de control (R) → Disipa Potencia REGULADOR LINEAL SERIE (PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO) Fuente No regulada RS R IL V Controlador VL RL Vripp Para que VL = cte. 3 29/11/2014 REGULADOR LINEAL SERIE IL TP V+ RZ R1 _ Vi VL + V-R2 VZ RS Vi Análisis Cuantitativo del Regulador Lineal Serie (I) IL + Rs V IL Vripp _ Vi VL VA K AV VREF 4 29/11/2014 Análisis Cuantitativo del Regulador Lineal Serie (II) Cuando IL = cte y VREF = cte. ∆IL = 0 y ∆VREF = 0 Cuando Vi = cte y VREF = cte. ∆Vi = 0 y ∆VREF = 0 Cuando IL = cte y Vi = cte. ∆IL = 0 y ∆Vi = 0 REGULADOR LINEAL SERIE IL TP V+ RZ R1 _ Vi VL VA + V-VZ Condiciones de diseño • • • • VL ILMAX VLripp TAMB R2 Seleccionar dispositivos • • • • Tp Amp.Op. Diodo zener Resistores Especificar fuente no regulada • Vi • Viripp • IMAX 5 29/11/2014 CONDICIONES DE DISEÑO En zona activa directa Transistor de paso Tp 𝑉𝑖𝑚 − 𝑉𝐿 ≥ 𝑉𝐶𝐸𝑠𝑎𝑡 𝑉𝑖 − 𝑉𝐿 Dentro de la zona de operación segura 𝑀𝐴𝑋 < 𝑉𝐶𝐸0 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋 ≤ 𝐼𝐶𝑀𝐴𝑋 𝑉𝐶𝐸 × 𝐼𝐶 𝑀𝐴𝑋 ≤ 𝑃𝑀 𝑉𝑖𝑀𝐴𝑋 ≤ 𝑉 + + 𝑉 − Max. Absolutos Amp. Op. 𝑀𝐴𝑋 𝑉𝑅𝐸𝐹 ≤ 𝑉𝑀𝐶𝑀𝐴𝑋 𝐼𝐵𝑇𝑝 ≤ 𝐼0𝑀𝐴𝑋 Operación en zona lineal 𝑉 + − 𝑉𝐴 𝑀𝑖𝑛 ≥ 𝑉𝑠𝑎𝑡𝑂𝑃 PROTECCION (I) Limitador de Corriente IL IBTP VL IC2 Cuando VRSC = VBEon IC2 le quita corriente a la base de TP IL no puede aumentar 6 29/11/2014 PROTECCION (I) VL Limitador de Corriente VLN ILMAX IL Corriente a la que comienza a proteger el circuito 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋 = Maxima Potencia en funcionamiento normal 𝑉𝐵𝐸𝑜𝑛 𝑅𝑆𝐶 𝑃𝐹𝑁𝑀𝐴𝑋 = 𝑉𝑖𝑀𝐴𝑋 − 𝑉𝐿𝑁 × 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋 Maxima Potencia en corto circuito 𝑃𝐶𝐶𝑀𝐴𝑋 = 𝑉𝑖𝑀𝐴𝑋 × 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋 PROTECCION (I) Limitador de Corriente VL VLN 𝐏𝟐 = 𝐕𝐢𝐌𝐀𝐗 × 𝐈𝐋𝐂𝐂 ILMAX ILCC IL 𝐼𝐿𝐶𝐶 ≈ 1.1𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋 TP debe dimensionarse para manejar una potencia que solo aparece en la condición de cortocircuito 7 29/11/2014 PROTECCION (II) Corriente Reentrante La tensión de disparo de la protección depende de la corriente y la tensión en la carga −𝑉𝑅𝑆𝐶 + 𝑽𝑹𝑩 = 𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑽𝑹𝑺𝑪 − 𝑽𝑹𝑩 𝑽𝑳 𝑹𝑩 𝑹𝑨 + 𝑹𝑩 𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑰𝑳 𝑹𝑺𝑪 − 𝒌𝑽𝑳 𝒌= 𝑽𝑹𝑺𝑪 = 𝑰𝑳 𝑹𝑺𝑪 𝑹𝑩 𝑹𝑨 + 𝑹𝑩 𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑰𝑳 𝑹𝑺𝑪 − 𝒌𝑽𝑳 𝑉𝐿 = 0 𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑰𝑳𝑪𝑪 𝑹𝑺𝑪 Condición de Corto Circuito 𝐼𝐿 = 𝐼𝐿𝐶𝐶 𝑉𝐿 = 𝑉𝐿𝑁 𝑽𝑩𝑬𝑸𝟐 = 𝑰𝑳𝑭𝑵 𝑹𝑺𝑪 − 𝒌𝑽𝑳𝑵 Condición de Funcionamiento Normal 𝐼𝐿 = 𝐼𝐿𝐹𝑁 𝑰𝑳𝑪𝑪 = 𝑽𝑩𝑬𝒐𝒏𝑸𝟐 𝑹𝑺𝑪 𝑰𝑳𝑭𝑵 = 𝑽𝑩𝑬𝒐𝒏𝑸𝟐 + 𝒌𝑽𝑳𝑵 𝑹𝑺𝑪 𝑰𝑳𝑭𝑵 > 𝑰𝑳𝑪𝑪 8 29/11/2014 VL 𝑃𝐹𝑁 = 𝑉𝑖𝑀 − 𝑉𝐿𝑁 𝐼𝐿𝐹𝑁 VLN La potencia de TP es la misma en Corto Circuito y Funcionamiento Normal 𝑃𝐶𝐶 = 𝑉𝑖𝑀 𝐼𝐿𝐶𝐶 ILCC ILFN IL Aprovecho mejor el circuito térmico Coloco un TP que pueda disipar 𝑃𝐹𝑁 Ajusto las resistencias RSC, RA y RB para obtener 𝑃𝐶𝐶 = 𝑃𝐹𝑁 𝑰𝑳𝑪𝑪 = 𝟏 − 𝑉𝑖𝑀 𝐼𝐿𝐶𝐶 = 𝑉𝑖𝑀 − 𝑉𝐿𝑁 𝐼𝐿𝐹𝑁 𝑽𝑳𝑵 𝑰 𝑽𝒊𝑴 𝑳𝑭𝑵 PROTECCION (II) Corriente Reentrante VL VLN ILCC ILFN IL • Se dimensiona el circuito térmico para soportar las condiciones de funcionamiento normal y cortocircuito de salida • Se diseña la protección para que 𝑃𝐹𝑁 = 𝑃𝐶𝐶 • Como la potencia disipada en corto circuito es la misma que la de funcionamiento normal el disipador y el transistor TP se utilizan a pleno. 9 29/11/2014 REGULADOR INTEGRADO XX723 V0 Vi CS CL V+ VNI VIN VREF V- 10 29/11/2014 REGULADOR INTEGRADO XX723 Esquema del Circuito REGULADOR INTEGRADO XX723 11 29/11/2014 POTENCIA DISIPADA POR UN REGULADOR LINEAL SERIE IL TP V+ RZ R1 𝜼= _ Vi VL VA + V-- VZ 𝑃𝑅 = 𝑉𝑖 − 𝑉𝐿 𝑀𝐴𝑋 𝑃𝐿 = 𝑉𝐿 × 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋 𝑽𝑳 𝑽𝒊 × 𝐼𝐿𝑀𝐴𝑋 𝑃𝑇 = 𝑃𝐿 + 𝑃𝑅 𝜂= 𝑃𝐿 𝑃𝑇 𝜂= R2 1 1+ 𝑃𝑅 𝑃𝐿 𝜂= 1 𝑉𝑖 − 𝑉𝐿 1+ 𝑉𝐿 12 29/11/2014 Fuente de Referencia de Banda Prohibida (I) VREF ∆VBE Fuente de Referencia de Banda Prohibida (II) 13 29/11/2014 Fuente de Referencia de Banda Prohibida (III) Ejemplo de diseño de regulador Reguladores integrados • 78xx Fuente de referencia Banda Prohibida Libro Gray Mayer Pagina 331 14 29/11/2014 REGULADORES INTEGRADOS 15
