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Fuente variable PC

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PROYECTO: FUENTE REGULABLE A PARTIR DE UNA FUENTE DE PC
Vamos a armar una fuente regulable a partir de una fuente de PC en
desuso.La fuente que armaremos tendrá un rango de tensión de salida entre
1,25 V y 22 V aproximadamente, con una corriente de salida máxima que no
deberá superar 0,5 A.
Cable
Dentro de la fuente de PC encontraremos diferentes
Negro
Masa
tensiones, cuyos valores los podremos reconocer por el
Amarillo +12V
color de sus cables.
Rojo
+5V
Naranja +3,3 V
Blanco
-5V
Azul
-12V
Verde
Encendido
En este proyecto vamos a utilizar el cable negro (masa), el cable amarillo
(+12V) y el cable azul (-12V).
Componentes necesarios:
1- Fuente PC
Soldador
Estaño
1- Llave encendido
2- Fichas bananas hembra, una roja, una verde para la extensión del
proyecto,comprar 6 más,1 negra, 1 amarilla, 1 roja,1 naranja, 1 blanca, 1
azul.
1- LM317 (encapsulado TO-220)
3- diodo 1N4002
2- Capacitor electrolítico 100F a 35V
1- Capacitor electrolítico 10F a 35V
1- Capacitor cerámico 100 nFa 50 V
1- potenciómetro 5kΩ
1- potenciómetro 500Ω
1- Resistencia 120Ω de 0,5 Watt
1- Placa experimentora para soldar
En la siguiente figura se muestra el circuito que se implementará para
obtener la fuente de tensión ajustable:
Paso a paso:
1) Montar el circuito en la placa experimentadora
2) Sacar la carcasa de la fuente
3) Hacer agujeros en la carcasa para colocar la llave de encendido y las
fichas bananas.
4) Cortar los cables que no se utilizarán
5) Conexión ficha encendido
6) Conexión fichas bananas: la roja al cable positivo y la verde al
cable negativo
7) Conectar el circuito de salida
8) Ensamblar la carcasa
Una extensión del proyecto sería colocar fichas bananas hembras con
todos los cables, esto permitiría tener dereferencia a la ficha negra y
tensiones positivas y negativas respecto de ella. Esta es una extensión
del proyecto que será muy útil cuando necesitemos una fuente partida (una
fuente capaz de suministrar tensiones positivas y negativas).
Habrá que tener mucho cuidado de que la ficha verde que hemos colocado
como referencia en la fuente variable no es la misma que la negra, que es
la referencia de la fuente de PC. Esto es porque hemos usado el punto de 12 V (cable azul) como referencia para la fuente variable, lo hicimos así
para lograr un rango de variabilidad mayor, casi 22V. Sería recomendable
no utilizar las otras tensiones (+5, -5V y 3,3V) cuando se utiliza la
fuente variable porque se genera un conflicto de masas.
Consideraciones sobre el LM317:
El CI (Circuito Integrado) LM317 es un regulador de tensión lineal que
nos permite obtener una tensión ajustable entre su pata de salida y la
referencia del circuito. Dicha tensión de salida se puede ajustar a gusto
variando los potenciómetros que están conectados entre la pata 1 (Adj) y
la referencia del circuito. 𝑅2 permite hacer un ajuste rápido de la tensión
de salida y variando 𝑅3 logramos un ajuste fino.
Un regulador de tensión básicamente es un dispositivo que mantiene una
tensión de salida prácticamente constante frente a variaciones de la
tensión de entrada y variaciones de carga en la salida, esto sólo se
cumple dentro de los límites establecidos por el diseño del circuito. Que
la tensión de salida sea constante (o casi constante) es lo que deseamos
obtener de una fuente de alimentación regulada.
En el regulador de tensión se genera una diferencia de potencial entre
la pata 3 (entrada) y la pata 2 (salida), esto es 𝑉𝐼𝑁 − 𝑉𝑂𝑈𝑇 que será mayor
mientras menor sea la tensión de salida. A su vez, por el regulador
circula corriente 𝐼𝐼𝑁 , por ende, el regulador disipa una potencia igual a
(𝑉𝐼𝑁 − 𝑉𝑂𝑈𝑇 )𝐼𝐼𝑁 . En el peor de los casos, es decir, cuando la tensión de salida
sea mínima (1,25 V) y la corriente sea máxima (0,5 A), que es el límite
que impone la fuente negativa de PC, el regulador estará disipando
(24 𝑉 − 1,25 𝑉) × 0,5 𝐴 ≈ 11,4 𝑊, lo cual excede bastante la capacidad de
disipación de potencia que tiene el LM317. ¿Eso que implica? El regulador
posee protecciones térmicas internas y en el momento en que el calor
generado en el dispositivo se acerque a los límites programados se
activarán dichas protecciones, lo cual hace que la corriente de salida
baje, esto es un mecanismo que se activa con el fin de disminuir la
potencia disipada (calor) en el regulador. En estas condiciones el
regulador deja de funcionar como tal y puede correr peligro de dañarse
sino hacemos algo con ese exceso de calor. La solución sería disminuir la
corriente de carga, disminuir la diferencia de potencial en el regulador o
ambas cosas, pero eso implica variar las condiciones del circuito al que
estamos alimentando, lo cual es poco probable que se pueda hacer.
Para salvar el problema de la disipación de potencia y poder usar el
regulador de tensión sin tantas restricciones, le podemos agregar un
disipador de calor al dispositivo. Existen métodos para calcular y
seleccionar un disipador acorde a las necesidades del circuito, pero eso
es un tema que estudiaremos con mayor detalle en Electrónica aplicada I y
también en Electrónica de potencia. No obstante, para este proyecto nos
limitaremos a usar un disipador como los que se muestran en las siguientes
figuras:
Disipadores reciclados de
una fuente de alimentación
de PC inservible.
Las dimensiones de
estos disipadores son
aproximadamente 6 × 7 𝑐𝑚
y 6 × 4,5 𝑐𝑚.
No es necesario que los
disipadores sean
exactamente como los de
la figura, pero sí
sería conveniente que
sean similares en
tamaño.
¿Cómo colocar el disipador?
Otra consideración importante a la hora de colocar el disipador es la
ubicación del circuito integrado en la placa, donde resulta conveniente
que el dispositivo esté posicionado en una ubicación perimetral de la
placa de circuito, algo así como lo que se muestra en las siguientes
figuras:
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