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
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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