Reguladores de voltaje

En lo general, existen variaciones de tensión (diferencia de potencial que existe entre dos puntos de un circuito) en las fuentes que nos suministran potencia (cantidad efectuado por unidad de tiempo), es por ello que es necesario compensarlas, tratar de que el abastecimiento sea estable, tanto de tensión como corriente (la corriente se considera como un flujo de electrones a través de un conductor). Por ejemplo la potencia que llega a nuestro hogar y a las empresas es de corriente alterna (corriente eléctrica en la que su magnitud y dirección varían, no son constantes, figura 1) aproximadamente de 110v a 120 v, pero es necesario transformar esta corriente en corriente continua o corriente directa (CC ó CD, figura 2), para el uso de aparatos que utilizan baja potencia, en esta corriente las cargas eléctricas o sea el flujo de los electrones circulan siempre en la misma dirección desde el punto de mayor potencial al de menor( su magnitud y dirección son constantes y siempre mantiene la misma polaridad.

Para obtener una salida regulada de corriente continua se requiere de un circuito rectificador mostrado en la Fig 1, el cual convertir a la corriente alterna en corriente continua, es necesaria esta conversión ya que tanto en el hogar como en las empresas se utilizan aparatos electrónicos y electrodomésticos, que utilizan la corriente continua por que solo se necesita la polaridad de un solo sentido.

Anteriormente en la rectificación se utilizaban bulbos, los bulbos eran dispositivos que controlaban el flujo de la corriente eléctrica y se conocía también como tubo al vació, por su forma de vidrio encapsulado. Se utilizaban los bulbos No 81 con uno solo se obtenía la rectificación de media onda, la cual consiste cuando se utilizaba la mitad de un ciclo (el ciclo positivo, Figura 3.1), y con dos se obtenía la rectificación de onda completa en la cual consiste en un ciclo totalmente positivo, invirtiendo el ciclo negativo (de negativo a positivo, Figura 4.1). En nuestro tiempo ya no se utilizan los tubos si no circuitos encapsulados de material semiconductor, estos son llamados diodos, los que se ocupan en este tipo de trabajos se les llama diodos de rectificación de toda gama de potencias, estos pueden ser encapsulados de forma individual o en puente de 4 diodos con sus respectivas polarizaciones están enlazados entre si en donde dos puntos son la entrada de la corriente alterna y dos puntos de salida de corriente directa ya rectificada la onda, identificando la terminal positiva y negativa, algunos diodos de baja potencia trabajan como diodos de señal o conmutación en circuitos de corriente continua o baja potencia. El encapsulado depende de la potencia que disipan, los de baja y media son de plástico y los de alta potencia son de encapsulado de metálico.

El tipo de conversor mas simple es el rectificador de corriente, pudiendo estar compuesto por uno o varios diodos según el tipo de alimentación y de sistema empleado (media onda, onda completa, puente, circuitos polifase o multifase, etc.) el rectificador puede tener o no un transformador, ya sea transformador separador , reductor o multiplicador), a veces si es necesario el transformador para que se reduzca el voltaje, ya que pueden bajar el voltaje desde 120v a 20v, 12v , etc. Juntando el transformador y cuatro diodos reducen el voltaje primario de corriente alterna pico de 162v a un voltaje de corriente directa pulsante de 34v, ahora con un capacitor se hace una fuente de alimentación no regulada. El rectificador puede estar conformado por diversos componentes como: diodos, tiristores o ambos en combinación) como anteriormente se hablo de los diodos por que los rectificadores mas elementales están conformados por estos, los que pueden tener distintas configuraciones circuitales. Y son accesibles en su precio.

A continuación se muestran los circuitos correspondientes a un rectificador de media onda y de onda completa:

ONDA DE CORRIENTE ALTERNA Y CONTINUA

RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA

Como se muestra en el circuito solo es necesario un diodo el cual trabaja hacia una solo una direcciòn de corriente en el circuito mostrado el diodo esta polarizado directamente, dejando asi pasar solo el ciclo positivo y en el ciclo negativo el diodo no conduce, por esto se le llama de media onda por que el diodo solo deja pasar la media onda positiva. Cuando conduce es como si estuviera un cable en su lugar el voltaje es el mismo, la corriente cambia y se calcula con la ley de ohm;

Donde :

I = corriente del diodo (corriente que pasa por el diodo)

V_i = voltaje de entrada (voltaje que pasa por el diodo)

R_L = la resistencia de la carga


RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA

Figura 4 Circuito rectificador de onda completa Figura 4.1 Rectificacion de onda completa

En estas figuras se demuestra como actua el puente de diodos, en el diodo del voltaje 2 y el diodo del voltaje 4 están polarizados de manera directa por lo que solo dejan pasar el ciclo positivo, el diodo del voltaje 1 y el diodo del voltaje 3 es tan polarizados inversamente por lo cual solo pasan el ciclo positivo, por lo tanto como solo pasan los ciclos positivos se obtiene la onda totalmente rectificada (completa) como se muestra en la figura 4.1.

REGULADORES

Los reguladores de voltaje se clasifican en reguladores lineales, y conmutados. En los lineales existe el regulador de serie lineal y regulador paralelo lineal, estos dan la salida positiva o negativa, es como un regulador dual el cual se tiene salida tanto positiva como negativa. En el regulador de conmutador hay tras configuraciones el descenso, ascenso e inversor de voltaje.

A continuación se desglosan las diferentes regulaciones existentes importantes:

• Regulación de línea : cosiste cuando cambia el voltaje de entrada de corriente directa, el regulador de voltaje debe mantener un voltaje de salida aproximadamente constante.

• Regulación de carga: cuando la corriente de carga cambia por variación en la resistencia de carga, el regulador hace su trabajo el cual consiste en mantener un voltaje de salida aproximadamente constante en la carga .

• Regulador de serie básico : el elemento de control esta en serie con la carga entre la entrada y la salida, el circuito de muestreo en la salida detecta un cambio de voltaje en la salida , por lo que el detector de error se da cuenta por que compara el voltaje de muestra con el voltaje de referencia y hace que el elemento de control compense para que se tenga un voltaje de salida constante.

• Regulador con limitación de corriente por repliegue: este se utiliza en reguladores de alta corriente en donde la corriente de salida cuando hay sobre carga cae a un valor inferior para evitar la disipación de potencia excesiva.

• Regulador paralelo básico : en este regulador el que tiene el control es un transistor en paralelo puenteado con la carga, en su circuito la resistencia principal esta en serie con la carga este es lo contrario del regulador en serie. Cuando el voltaje de salida decrece debido a un cambio de voltaje en la entrada o en la corriente de carga el descenso se detecta y se aplica a la entrada no inversora del amplificador el detector.

• Regulador de conmutado : este opera como interruptor, tiene mayor eficiencia que los anteriores debido a que el transistor no conduce todo el tiempo, esto indica que puede proporcionar mayores corrientes a bajos voltajes.

• Regulador de voltaje en circuitos integrados: son dispositivos en tres terminales, entrada, salida y tierra. Proporcionan un negativo fijo, positivo fijo y positivo ajustable y negativo ajustable .

• Regulador de corriente: este tiene tres terminales y puede usarse como fuente de corriente, cuando su carga necesite suministrar una corriente constante, el regulador proporciona un voltaje constante fijo entre la Terminal de tierra y al Terminal de salida.

Ventajas:

- El voltaje en corriente directa, se utiliza en todos los dispositivos electronicos, y no necesita un circuito de rectificación muy grande.
- Es muy fácil convertir la corriente alterna en corriente directa.
- Se puede tener diferentes reguladores según sea la necesidad del ususario

Desventajas:
- Solo sirve para aparatos con bajo consumo de potencia.
- Necesita tener una rectificación para poder convertir la onda de corriente alterna a corriente directa.
- Si no se tiene el voltaje adecuado para el aparato o elemento con el que se necesite trabajar se puede quemar el componente en el cual se le esta alimentando

Algunos tipos de reguladores comerciales:

Propuesta :

Asi como el internet que se satura cuando muchos usuarios están ocupando este , se tiene una falla por falta de capacidad para poder suministrar a todos los usuarios, pasa lo mismo con el voltaje, pues ya que al mismo tiempo que se necesiten de el este tiende a bajar su potencial, por lo tanto se propone analizar un circuito el cual al momento de que se vea una caída de voltaje este aumente, en vez de bajarlo sin perjudicar a la carga o que haya una sobre carga.

Conclusiones:
- Los generadores don muy importantes para el funcionamiento de dispositivos electrónicos.
- El regulador de voltaje es útil para que los aparatos electrodomésticos y de las empresas tengan un voltaje constante y estos sean más durables.
- El regulador es muy importante para aparatos de bajo consumo de potencia.
- El regulador ayuda a la protección de la sobrecarga que existe en la corriente alterna.

Referencias:

1. Amplificadores operacionales y circuitos integrados lineales, Robert F. Coughlin, Frederick F. Driscoll. Quinta edición, Editorial Pearson Prentice Hail. Pag. 442 - 463.
   

2. Dispositivos electrónicos, Thomson L. Floyd

Primera edición, Editorial Limusa Noriega Editores. Pag. 850 – 874.

3. Enseñanza visual Hemphill (amplificadores de voltaje, rectificación, detección de amplificación). Ralph Hemphill. Hemphill Schools, Paginas: 26. 6, 27.
   

4. Electrónica (enciclopedia practica) “ El diodo”, David lopez Aparicio. Ediciones Nueva Lente. Pag. 141 - 143.
   

5. http://es.wikipedia.org/wiki/(enciclopedia en la web.).
6. http://www.turimatica.galeon.com/album901214.html
7. http://www.villaindustrias.com/reguladores.html

Autor:

Hernadez Yescas Linda Betsabe