Fuentes Reguladas

LABORATORIO NO.
4
FUENTES REGULADAS
Daniel Felipe Ochoa Duran <dfochoad@libertadores.edu.co>,
Julin Ramiro Cicuamia Ayala <jrcicuamiaa@libertadores.edu.co>,
Edisson Andres Coy Contreras <eacoyc@libertadores.edu.co>,
Gustavo Gamba Gmez<ggambag@libertadores.edu.co>
1. OBJETIVOS
Objetivo General
o Disear e implementar circuitos con diodos zener los cuales permita mantener un valor fijo
de corriente sin importan la variacin de tensin en diferentes configuraciones.
Objetivos Especficos
o Desarrollar matemticamente el diseo de una fuente regulada con alimentacin fija y carga
variable y alimentacin variable y carga fija.
o Entender tericamente y de forma experimental el funcionamiento de una fuente
transistorizada.
o Entender el comportamiento de los diodos como limitadores y como dispositivos de control.
2. MARCO TEORICO
2.1 Diodo Zener

El diodo Zener es un diodo de silicio fuertemente dopado1 que se ha construido para que funcione
en las zonas de rupturas, recibe ese nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin Zener. El diodo
Zener es la parte esencial de los reguladores de tensin casi constantes con independencia de que
se presenten grandes variaciones de la tensin de red, de la resistencia de carga y temperatura.
Son mal llamados a veces diodos de avalancha, pues presentan comportamientos similares a estos,
pero los mecanismos involucrados son diferentes. Adems si el voltaje de la fuente es inferior a la
del diodo ste no puede hacer su regulacin caracterstica.
2.1.1 Caractersticas
Si a un diodo Zner se le aplica una tensin elctrica positiva del nodo respecto a
negativa en el ctodo (polarizacin directa) toma las caractersticas de un diodo rectificador
bsico (la mayora de casos), pero si se le suministra tensin elctrica positiva de ctodo a
negativa en el nodo (polarizacin inversa), el diodo mantendr una tensin constante. No
acta como rectificador sino como un estabilizador de tensin
Variando la tensin V a valores mayores que la tensin de ruptura del zner, Vz se mantiene
constante.
Su smbolo es como el de un diodo normal pero tiene dos terminales a los lados. Se deber
tener presente, que el diodo zener al igual que cualquier dispositivo electrnico, tiene
limitaciones y una de ellas es la disipacin de potencia, si no se toman en consideracin sus
parmetros, el componente se quema.
2.2 FUENTES REGULADAS
El diodo zner se puede utilizar para regular una fuente de voltaje. Este semiconductor se fabrica en
una amplia variedad de voltajes y potencias. Estos van desde menos de 2 voltios hasta varios cientos
de voltios, y la potencia que pueden disipar va desde 0.25 watts hasta 50 watts o ms.
La potencia que disipa un diodo zener es simplemente la multiplicacin del voltaje para el que fue
fabricado por la corriente que circula por l. Pz = Vz x Iz. Esto significa que la mxima corriente que
puede atravesar un diodo zener es: Iz = Pz/Vz. (en amperios). Donde:
Iz = Corriente que pasa por el diodo Zener

Pz = Potencia del diodo zener (dato del fabricante)
Vz = Voltaje del diodo zener (dato del fabricante)
2.1 Fuente DC con alimentacin variable y carga fija
Figura 1. Esquema Fuente Reguladora con alimentacin variable y carga fija
0 =

=

Se deben relacionar las variables mediante las siguientes ecuaciones para poder desarrollar una
ecuacin que permita hallar el voltaje mximo y mnimo para mantener la fuente regulada.
= ? ; = ?
Mediante un divisor de tensin se obtiene:

=
+
Suponiendo que = y =

= =
+
( + )
=

Ahora para hallar se considera que es y por consiguiente:
= +
=
2.2 Fuente DC con alimentacin fija y carga variable
Figura 2. Esquema Fuente Reguladora con alimentacin fija y carga variable
Se realiza un procedimiento similar al anterior con el divisor de voltaje:

=
+
Si es mnimo:

= =
+

=

1

Ahora se procede a hallar

= +
0
= =

2.3 Fuente Transistorizada
3. DISEO
3.1 Fuente DC con alimentacin variable y carga fija
El diseo propuesto es el siguiente:

Figura 3. Diseo fuente reguladora con alimentacin variable y carga fija
1
= = = 303,03
3,3
= 303,03
Para efectos de seguridad y brindar confiabilidad en la operacin del circuito se reducir la al

multiplicarla por un factor de seguridad de 60%:
= 303,03 0,6
= 181.81
Para hallar el valor de :

3,3
= =
50
= 66
= 3,3 50 = 0.165
= 0.165
Para calcular el valor de :
( ) 66(8 3,3)
= = = 94
3,3
= 94
Para hallar la potencia de la resistencia Rs:
= 181.81 + 50 = 231.81
= 231.81
= 181.81 94 = 21.7
= 21.7
= 181.81 21.7 = 5.05

= 5.05
Ahora se procede a calcular el rango de alimentacin para que la fuente se mantenga en su salida
de tensin lo ms constante posible:
= + = 21,7 + 3,3 = 25
= 25
( + ) 3,3 (66 + 94)
= = = 8
66
= 8
Obteniendo los valores del circuito final:
Figura 4. Diseo final fuente reguladora con alimentacin variable y carga fija
3.2 Fuente DC con alimentacin fija y carga variable
El diseo propuesto es el siguiente:
Figura 5. Diseo fuente reguladora con alimentacin fija y carga variable
De las condiciones del circuito anterior se obtiene:
= 181,81
= 231.81
Se realiza sumatoria de tensiones:
= + = 12 + 3,3 = 8,6
= 8,6
8,6
= = = 37
231.81
= 37
Al haber obtenido el valor de Rs se procede a halar el valor de Rl min y Rlmax:

37 3,3
= = = 14
12 3,3
= 14
( )2 (3,3)2
= = = 0.77
14
= 0,77
3,3
= = = 66
50
= 66
= = 3,3 50 = 0.165
= 0.165
Obteniendo los valores del circuito final:
Figura 6. Diseo final fuente reguladora con alimentacin fija y carga variable
3.3 Fuente Transistorizada
4. TABLAS DE RESULTADOS
Para el circuito se hace la comparacin de los correspondientes valores tericos, los datos obtenidos en la
prctica y un clculo de error dado por:

= 100

Este clculo es consignado en la siguiente tabla:

Circuito Parmetro Terico Experimental %Error
Fuente variable 8V 3,3V 2,62V 20%
Fuente variable 25V 3,3V 3,554V 7,6%
Carga variable 14 3,3V 2,834V 14,12%
Carga variable 66 3,3V 3,569V 8,122%
Tabla 1. Porcentaje de error
5. REGISTROS FOTOGRFICOS
5.1 Fuente variable carga fija
Figura 8. Fuente reguladora con alimentacin 25V y carga fija 66
Figura 7. Fuente reguladora con alimentacin 8V y carga fija 66
Figura 9. Fuente reguladora con alimentacin fija 12V y carga 66

Figura 10. Fuente reguladora con alimentacin fija 12V y carga 14
6. OBSERVACIONES
7. CONCLUSIONES
En conclusin el diodo zener debe ser polarizado inversamente para que adopte su
caracterstica de regulador de tensin.
Es de gran importancia tener en cuenta la potencia que soportaran las resistencias ya que
el funcionamiento del circuito depende de dicho parmetro.
Se debe tener un parmetro de seguridad para los circuitos debido a que sus componentes
no se deben exponer al lmite para garantizar su correcto funcionamiento.
8. ANEXOS
Simulaciones
Simulacin 1. Fuente variable 8V carga fija

Simulacin 2. Fuente variable 25V carga fija
Simulacin 3. Fuente fija 12V carga variable 66
Simulacin 4. Fuente fija 12V carga variable 14

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2.1 Diodo Zener

Iz = Corriente que pasa por el diodo Zener

2.1 Fuente DC con alimentacin variable y carga fija

Figura 1. Esquema Fuente Reguladora con alimentacin variable y carga fija

Mediante un divisor de tensin se obtiene:

Ahora para hallar se considera que es y por consiguiente:

2.2 Fuente DC con alimentacin fija y carga variable

Figura 2. Esquema Fuente Reguladora con alimentacin fija y carga variable

Se realiza un procedimiento similar al anterior con el divisor de voltaje:

Ahora se procede a hallar

2.3 Fuente Transistorizada

3.1 Fuente DC con alimentacin variable y carga fija

El diseo propuesto es el siguiente:

Para efectos de seguridad y brindar confiabilidad en la operacin del circuito se reducir la al

Para hallar el valor de :

Para calcular el valor de :

Para hallar la potencia de la resistencia Rs:

= 181.81 21.7 = 5.05

Obteniendo los valores del circuito final:

3.2 Fuente DC con alimentacin fija y carga variable

El diseo propuesto es el siguiente:

Figura 5. Diseo fuente reguladora con alimentacin fija y carga variable

De las condiciones del circuito anterior se obtiene:

Se realiza sumatoria de tensiones:

Al haber obtenido el valor de Rs se procede a halar el valor de Rl min y Rlmax:

Obteniendo los valores del circuito final:

3.3 Fuente Transistorizada

Este clculo es consignado en la siguiente tabla:

Tabla 1. Porcentaje de error

5.1 Fuente variable carga fija

Figura 8. Fuente reguladora con alimentacin 25V y carga fija 66

Figura 7. Fuente reguladora con alimentacin 8V y carga fija 66

Figura 9. Fuente reguladora con alimentacin fija 12V y carga 66

Simulacin 1. Fuente variable 8V carga fija

Simulacin 3. Fuente fija 12V carga variable 66

Simulacin 4. Fuente fija 12V carga variable 14

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