Fuente fija de 12 y 24 voltios

Universidad Técnica Particular de Loja. Robalino Richard. Telefonía celular. Fuente de Alimentación Fija ±24 y ±12

Premio Colombiano de Informática ACIS 2011

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Resumen—En el presente documento analizaremos la

construcción de una fuente de alimentación fija ±24 y ±12

voltios, analizaremos cada una de las 5 etapas que se necesita

para la construcción de la fuente de alimentación antes

mencionada, en lo que corresponde a la parte teórica, diseño y

construcción de la fuente.

Índice de Términos—Fuente de alimentación, corriente

directa, regulador, voltaje.

I. INTRODUCCIÓN

EN EL PRESENTE DOCUMENTO TRATAREMOS EL

TEMA DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN. Podemos

definir a la fuente de alimentación como aparato

electrónico modificador de la electricidad que

convierte la tensión alterna en una tensión continua.

Remontándonos un poco en la historia

describiremos que en la industria no se contaba con

equipos eléctricos, luego se empezaron a introducir

dispositivos eléctricos no muy sofisticados por lo

que no eran muy sensibles a sobretensiones, luego

llegaron los equipo más modernos que necesitaban

de bajos voltajes y por lo tanto eran muy sensibles a

sobretensiones, cambios bruscos o ruido en las

tensiones de alimentación por lo que se ha iniciando

la construcción de fuentes de alimentación que

proporcionaran el voltaje suficiente de estos

dispositivos y que garanticen la estabilidad de la

tensión que ingresa al equipo. [1]

Hoy en día los equipos electrónicos, en su

mayoría, funcionan con corriente continua, así, el

dispositivo que convierte la corriente alterna a

corriente continua, en los niveles requeridos por el

circuito electrónico a alimentar, se llama fuente de

alimentación. [1]

II. MATERIALES A UTILIZARSE

Para este circuito electrónico necesitamos los

siguientes materiales:

1) Fuente de ±24

A) 1 transformador con derivación central de

110/48v

B) 1 rectificador de onda completa o puente de

diodos WIOM

C) 2 condensadores electrolíticos de 4700 uF,

50V

D) 2 condensadores cerámicos de 470 nF, 50V

E) 1 regulador de voltaje 7824 (24v,1A)

F) 1 regulador de voltaje 7924 (24v,1A)

G) 2 condensadores cerámicos de 10 uF, 50V

H) 8 diodos de silicio

2) Fuente de ±12

A) 1 transformador con derivación central de

110/24v

B) 1 rectificador de onda completa o puente de

diodos WIOM

C) 2 condensadores electrolíticos de 4700 uF,

50V

D) 2 condensadores cerámicos de 470 nF, 50V

E) 1 regulador de voltaje 7812 (12v,1A)

F) 1 regulador de voltaje 7912 (24v,1A)

G) 2 condensadores cerámicos de 10 uF, 50V

H) 8 diodos de silicio

III. ETAPAS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UNA

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

Todo circuito electrónico requiere para su

funcionamiento de una fuente eléctrica de energía,

puesto que la corriente y voltaje que proporciona la

línea comercial no es la adecuada para que su

funcionamiento sea el correcto. [3]

Un dispositivo a base de semiconductores que

integran un circuito, funciona con tensiones y

corrientes directas lo más continuas posibles, así

pues, la fuente de alimentación convierte la energía

Fuente de Alimentación Fija ±24 y ±12

Robalino Quito Richard Andréss,

[email protected]

Universidad Técnica Particular de Loja



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de la línea comercial en energía directa a los

voltajes requeridos.

Una fuente de alimentación para su correcto

funcionamiento se constituye a base de 4 etapas de

funcionamiento que en la siguiente Fig. 1 se

muestra.

Fig. 1. Etapas de una fuente de alimentación

1) Etapa de Transformación.

En esta etapa utilizamos un transformador, que es

un dispositivo que permite obtener voltajes mayores

o menores que los producidos por una fuente de

energía eléctrica de corriente alterna.

En nuestro caso tenemos una señal alterna de

entrada de 110V de amplitud, y nuestro

transformador proporciona en su salida una señal

alterna de menor amplitud, en este caso 48V, pero

como es con toma central nos proporciona una señal

alterna de 24V entre un secundario y la tierra, esto

es para la primera fuente de ±24.

La fuente ±12 es el mismo principio con la

diferencia que utilizamos un transformador con

toma central de 110/24 v, lo que nos da un voltaje

de salida entre los secundarios del transformador de

24v y con referencia a tierra tenemos un voltaje de

salida de 12v.

El objetivo de la fuente es generar un voltaje

continuo de nivel constante, de esta primera etapa,

la señal que se obtiene sigue siendo alterna, por lo

que es necesaria la conversión de alterna a continua

y el dispositivo que comienza esta transformación

es el puente de diodos.

2) Etapa de Rectificación

Esta etapa consta de un circuito rectificador de

onda completa compuesto por 4 diodos, que se

encarga de convertir la señal de corriente alterna de

bajo nivel, que sale del secundario del

transformador a una señal DC pulsante.

La señal de salida del circuito rectificador tiene

una polaridad fija, pues en ningún momento cae por

debajo de cero. Se denomina pulsante porque el

valor varía desde cero hasta un valor máximo o

voltaje pico, y luego va de ese valor máximo hasta

cero y se repite nuevamente. A pesar de que los

circuitos rectificadores proporcionan a su salida una

señal DC, ésta no mantiene constante su nivel, por

lo que es necesario agregar un filtro. [4] Para poder

escoger la capacidad del filtro se realizan cálculos.

(Ver sección de cálculos)

3) Etapa de filtrado

Lo que hace la etapa de filtrado es reducir el rizo

de la DC pulsante producida por el puente de

diodos, es decir suaviza las variaciones de la señal

pulsante, proporcionando una señal mas continua.

Como lo podemos apreciar en la Fig. 2.

Fig. 2. Etapa de filtrado

Debemos tomar en cuenta que un capacitor de

gran capacitancia no solo reduce mayor rizo sino

también amperaje. Luego de realizar nuestro estudio

(cálculos) nuestra fuente tiene un capacitor de 4700

uF a 50 V. Este tipo de red de filtro, es el más

ocupado por ser el más sencillo y económico.

Otra consideración que debemos tomar en cuenta

es que el voltaje de funcionamiento del capacitor

debe ser como mínimo el doble del voltaje en el que

estamos trabajando, por ejemplo nosotros estamos

trabajando en 24V es por eso que nuestro capacitor

es de 4700 uF a 50 V. Para la fuente ±12 este

capacitor si nos sirve porque estamos trabajando en

12V.

Hasta esta etapa obtenemos una fuente CC no

regulada, ya que la señal de salida después de

agregar el filtro es una señal continua no constante

y presenta pocas variaciones de nivel.

4) Etapa de regulación

A) Filtro RC

Con el primer filtro aun tenemos un rizo pequeño,

pero es posible reducir más la cantidad de rizo a

través de un capacitor de filtrado de menor tamaño

que el anterior, a esta sección de capacitores

adicionales se la denomina sección RC.

El propósito de la sección RC agregada es que

deje pasar la mayor parte del componente de cd al



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mismo tiempo que atenúa (reduce) lo más posible

del componente de corriente alterna. [2]

Estos capacitores se los coloca antes y después

del regulador y después del regulador, nosotros

hemos utilizado capacitores de 470 nF antes del

regulador y 10uF después del regulador, todos a

50V como se muestra en la Fig. 4.

Fig. 4. Sección de filtrado RC

B) Regulador

Logra mantener constante el nivel del voltaje de

salida. Esta última etapa puede estar formada por

componentes discretos como el diodo zener o

transistores que logren mantener regulado el voltaje

de salida, pero también puede utilizarse como el

caso de nosotros un regulador de voltaje

integrado. [4]

Para la parte positiva se utiliza los regulador 7800

y para la parte negativa los reguladores 7900, en los

00 va el voltaje que estamos regulando. En nuestro

caso para la fuente de ±24 para la parte positiva

utilizamos un regulador L7824 y para la parte

negativa L7924

En la fuente de ±12 es el mismo principio 24 para

la parte positiva utilizamos un regulador L7812 y

para la parte negativa L7912

En esta última etapa, ya se ha logrado

transformar la señal alterna de la red en una señal

continua de bajo nivel y valor constante, requerido

para alimentar los circuitos internos de los equipos

electrónicos

IV. CÁLCULOS MATEMÁTICOS

1) Fuente fija (±24Vdc; 1A)

A) Transformación

Voltaje RMS del secundario1: 24.2V

Voltaje pico-pico: 48.4 V

Corriente del secundario1: 1A

Fig. 5. Señal de salida del transformador

Vx div. = 5 Frecuencia:

B) Rectificación

Puente de diodos:

VDC = 0.636 (24,2 V)

VDC = 15.3912 V Fig. 6. Puente de Diodos

Fig. 7 . Señal rectificada Vx div: 5 Frecuencia:

C) Filtrado

Elección del capacitor



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Voltaje DC

Si C = 2200 uF, Idc = 1000 mA (Fig. 8)

Si C = 4700 uF, Idc = 1000 mA (Fig. 9)

D) Rizo

Voltaje de rizo

Si C = 2200 uF, Idc = 1000 mA

Si C = 4700 uF, Idc = 1000 mA

Porcentaje de rizo

Con C = 2200 uF, Idc = 1000 mA

Con C = 4700 uF, Idc = 1000 mA

Vr (pico)

Intensidad de la corriente

Si C = 4700 uF, Idc = 1000 mA

Si C = 2200 uF, Idc = 1000 Ma

Fig. 8. Señal de salida C= 2200 uF (raya lacre y rosada)

en el intervalo de +- 10 ms.

Fig. 9 Señal de salida parte positiva C= 4700 uF



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Tomando en cuenta los cálculos realizados

hemos decidido utilizar el capacitor de 4700

uF en vez del de 2200 uF por las siguientes

razones:

TABLA 1. DIFERENCIA ENTRE CAPACITORES POSIBLES A

USARSE

C= 4700 uF C=2200 uF

Vcd= 23.31 Vcd= 22.30

= 0,51 = 1,09

r= 2,11 r= 4.89

E) Regulación

Fuente de ±24Vdc

Regulador: 7824 +24V

Regulador: 7924 -24V.

Fig. 10. Señal de salida de la fuente ±24Vdc (raya azul y

rosada). Vx div : 5

Fuente de ±12Vdc

Regulador: 7812 +12V

Regulador: 7912 -12V.

Fig. 11. Señal de salida de la fuente ±12Vdc (raya azul y

rosada). Vx div : 5

Para la fuente de ±12V dc las formulas a

utilizarse son las mismas únicamente cambiamos el

valor de

Voltaje RMS del secundario1: 13.2V

Voltaje pico-pico: 26.2 V

Corriente del secundario1: 1.5 A

Los capacitores son de la misma capacitancia y a

50V, aunque el voltaje de un capacitor debe ser el

doble del que se encuentra en el circuito, nosotros

hemos escogido el de 50 V por motivos

económicos, es decir la única consideración es que

el voltaje del capacitor como mínimo sea el doble

del voltaje del circuito, así que utilizar capacitores a

50V o 35V, que podríamos utilizar, no perjudica el

funcionamiento de la fuente.

Tomando en cuenta los cálculos y los materiales

antes expuestos la fuente quedaría diseñada de la

siguiente manera:



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Fig. 12. Fuente de alimentación fija de ±24Vdc

Fig. 12. Fuente de alimentación fija de ±12Vdc



7

V. CONCLUSIONES

Los dispositivos electrónicos necesitan una fuente

de alimentación de corriente continua y voltaje

constante para poder funcionar.

Esta práctica ha afianzado nuestros conocimientos

teóricos y hemos podido verificar el funcionamiento

de cada etapa en la construcción de la fuente fija de

alimentación.

REFERENCIAS

[1] «Fuentes_pdf.pdf». [Online]. http://www.info-

ab.uclm.es/labelec/Solar/elementos_del_pc/fuentes_de_ali

mentacion/f/f_pdf.pdf /. [Accessed: 18-jul-2012].

[2] R. BOYLESTAD, Electrónica: Teoria de circuitos.

Décima Ed. Pearson. Pág. 894.

[3] «fuente de poder regulada.pdf». [Online]..

http://www.logicbus.com.mx/pdf/Power_Supply/fuente%

20de%20poder%20regulada.pdf. [Accessed: 18-jul-2012].

[4] «DISEÑO Y CALCULO DE FUENTE». [Online].

Available: zotero://attachment/488/. [Accessed: 18-jul-

2012].

Richard Andréss Robalino Quito Profesional en formación de la

Universidad Técnica Particular de Loja

ANEXOS

Fuente fija de 12 y 24 voltios

Education

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