Reguladores

INFORME DE LABORATORIO #05
REGULADORES
UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
ELECTRÓNICA BÁSICA − LABORATORIO
BOGOTÁ
2004
INTRODUCCIÓN
Este informe invita al lector a conocer de una manera concisa el manejo del diodo zener acoplado a la base
como un regulador de voltaje; como unos diodos acoplados para compensar las perdidas de voltaje entre base
y colector. Utilizando también la configuración Darlington, como una poderosa herramienta, en el uso
electrónico.
Brevemente conoceremos que pasos seguimos estrictamente en la práctica desde que se entró en la sala del
laboratorio, hasta el momento en el que se finalizo la práctica.
De una manera secuencial veremos paso a paso como manipulamos los artefactos, con ayuda de ilustraciones.
Así se podrá entender de una manera concisa, al tener una ilustración de cada cosa que acontece para tratar de
remediar la ausencia de masa al detallar por medio de la descripción en la redacción de este trabajo.
Por ultimo queda nuestra expectativa hacia el lector de que al mediante la lectura, reciba con agrado lo que
hemos plasmado en este informe de laboratorio; como la comprensión sea oportuna en cada línea que
cuidadosamente hemos redactado.
OBJETIVOS
• Identificar y manejar diferentes instrumentos de medición.
• Reconocer, identificar los errores en un trabajo.
• Presentar adecuadamente el informe de un trabajo experimental.
• Analizar los resultados experimentales.
• Conocer las diversas técnicas implementadas en el laboratorio.
• Formar una capacidad de análisis critica, para interpretar de una manera optima los resultados obtenidos, de
una forma lógica como analítica.
MARCO TEÓRICO
REGULACIÓN DE VOLTAJE CON TRANSISTORES DISCRETOS
Dos tipos de reguladores de voltaje a transistor son el regulador de voltaje en serie y el regulador de voltaje en
paralelo. Cada tipo de circuito puede proporcionar un voltaje de dc de salida que regula o mantiene un valor
determinado, incluso aunque el voltaje de entrada varíe o cambie la carga conectada a la salida.
1
REGULACIÓN DE VOLTAJE EN SERIE
La conexión básica de un circuito regulador serie se muestra en el diagrama de bloques de la siguiente figura.
El elemento serie controla la cantidad del voltaje de entrada que llega a la salida. El voltaje de salida se
muestra con un circuito que proporciona un voltaje de retroalimentación para ser comparado con un voltaje de
referencia.
• Si el voltaje de salida se incrementa, el circuito comparador proporciona una señal de control que hace
disminuir la cantidad del voltaje de salida del elemento de control en serie y, por tanto, mantiene el voltaje
de salida.
• Si el voltaje de salida disminuye, el circuito comparador proporciona una señal de control para incrementar
la cantidad de voltaje de salida en el elemento de control serie.
CIRCUITO REGULADOR EN SERIE
En la figura lateral izquierda se muestra un circuito regulador en serie simple. El transistor es elemento de
control en serie y el diodo zener proporciona el voltaje de referencia. La operación de regulación puede
describirse de la siguiente manera:
• Si disminuye el voltaje de salida, aumenta el voltaje base−emisor causando que el transistor conduzca más,
elevando así el voltaje de salida.
• Si se incrementa el voltaje de salida, disminuye el voltaje base−emisor, causando que el transistor conduzca
menos, reduciendo, por tanto, el voltaje de salida y manteniendo la salida constante.
MATERIALES
2 Transistores 2N 2222. y 2N 3055.
1 Multímetro.
4 Resistencias de Cerámica 2.2/10 Watts, 2x 5/10 Watts, 2K.
1 Protoboard.
2 Cables de DC.
1 Cable de Poder.
1 Fuente dc.
1 Diodo Zener 5V.
1 Diodo IN−4004
PROCEDIMIENTO
PRIMER MONTAJE
Después de construir el montaje propuesto, con un transistor 2N 3055 como el que se muestra en la figura de
la derecha; empezamos a construir, la tabla que presentamos a continuación donde, se varía el voltaje de
colector del transistor de 12V a 18V, y se mide cuanto es el voltaje sobre la resistencia de 5, al terminar las
mediciones se coloca otra resistencia de 5 en paralelo, para obtener 2.5 y se miden otra vez voltajes sobre
2
esta resistencia equivalente variando de la misma manera anterior el voltaje de la fuente de colector. Cuando
se llegó de nuevo a los 18V, colocamos una resistencia de 5 en serie par hacer una equivalente de 10 para
los cuales tomamos su voltaje de 12V a 18V como hicimos con las otras resistencias. a resistencia equivlente
variando de la misma manera anterior el voltaje de la fuente de colector.
Vcc
8
10
12
13
15
16
18
V/I
Vout 5
4,1
4,3
4,4
4,4
4,4
4,5
4,5
V/I
Vout 2,5
3,4
4
4,2
4,3
4,3
4,4
4,45
V/I
Vout 10
4,3
4,4
4,48
4,5
4,54
4,55
4,58
Al establecer esta gráfica, podemos establecer que cada vez que se hace mayor la resistencia de salida, los
rangos de los datos van a ser cada vez más pequeños y tratarán de asemejar una línea recta. Y sus variaciones
van a ser cada vez más pequeñas, mientras si usamos una resistencia pequeña tendremos que los datos van a
variar demasiado; pero tenemos que estos siempre al alcanzar valores de voltaje máximos trataran de
acercarse al valor del voltaje del diodo Zener, tratando de mantener el voltaje de salida constante.
SEGUNDO MONTAJE
Construimos el montaje de la izquierda, conectando los transistores en una conexión Darlington. Y Variamos
el Voltaje de 12V a 18V cambiando conjuntamente las resistencias de 5, una individualmente, y las dos en
paralelo como en serie para realizar la tabla mostrada a continuación.
Vcc
8
10
12
13
15
16
18
V/I
Vout 5
3,7
3,9
4,1
4,1
4,2
4,3
4,3
V/I
Vout 2,5
3,5
3,8
3,9
3,9
4
4,1
4,2
V/I
Vout 10
3,7
3,9
4,1
4,1
4,2
4,2
4,3
Como podemos observar con esta gráfica de relación entre el voltaje de colector y el de salida; tenemos de
que al incrementar la resistencia de carga, esta tiende a mantenerse en una constante al incrementar el voltaje
de salida, en esta tiende a los 4.2 o 4.3
En nuestros montajes tenemos que la resistencia que esta acoplada en el colector ayuda a disipar el calor del
transistor, el diodo zener mantiene un voltaje o una corriente de base constante que hace que en la salida varíe
ligeramente, indistintamente de los valores de carga de las resistencias. Y el diodo acoplado al diodo zener es
un compensador de juntura que subsana la perdida de tensión ocurrida por la juntura de base−emisor de los
transistores para que el voltaje regulado no presente perdidas. Y el de la conexión Darlington.
CONCLUSIONES
3
Al colocar un solo transistor, cada vez que se hace mayor la resistencia de salida, los rangos de los datos van a
ser cada vez más pequeños y tratarán de asemejar una línea recta. Y sus variaciones van a ser cada vez más
pequeñas, mientras si usamos una resistencia pequeña tendremos que los datos van a variar demasiado; pero
tenemos que estos siempre al alcanzar valores de voltaje máximos trataran de acercarse al valor del voltaje del
diodo Zener, tratando de mantener el voltaje de salida constante.
Si disminuye el voltaje de salida, aumenta el voltaje base−emisor causando que el transistor conduzca más,
elevando así el voltaje de salida.
Si se incrementa el voltaje de salida, disminuye el voltaje base−emisor, causando que el transistor conduzca
menos, reduciendo, por tanto, el voltaje de salida y manteniendo la salida constante.
En la conexión Darlington, el voltaje de colector y el de salida; tenemos de que al incrementar la resistencia
de carga, esta tiende a mantenerse en una constante al incrementar el voltaje de salida, en esta tiende a los 4.2
o 4.3, dependiendo del voltaje del diodo zener que en nuestro caso es de 5V.
En nuestros montajes tenemos que la resistencia que esta acoplada en el colector ayuda a disipar el calor del
transistor, el diodo zener mantiene un voltaje o una corriente de base constante que hace que en la salida varíe
ligeramente, indistintamente de los valores de carga de las resistencias. Y el diodo acoplado al diodo zener es
un compensador de juntura que subsana la perdida de tensión ocurrida por la juntura de base−emisor de los
transistores para que el voltaje regulado no presente perdidas. Y el de la conexión Darlington.
Al polarizar correctamente los transistores tenemos que la suma de los voltajes de la maya de la fuente de
colector al emisor del colector; es igual a la suma de las tensiones desde la tierra de la base hasta el colector
del transistor.
Elemento de Control
Voltaje de referencia
Circuito de muestreo
Diagrama de Bloques de un regulador en serie
Vi
(Entrada no regulada)
Vo (Salida regulada)
Circuito comparador
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