DISEÑO Y ELABORACIÓN DE CIRCUITOS IMPRESOS

DISEÑO Y ELABORACIÓN DE CIRCUITOS IMPRESOS

Actividad 1:

Diseño del Circuito de fuente de alimentación de 5 y 12VCC para un equipo  de aplicación a medicina. El diseño lo realizaremos por fases, cada una aportara elementos y componentes parciales para el diseño definitivo.

a.       Fase 1:  Diseño del diagrama de bloques de una fuente de alimentación regulada (tenga en cuenta las etapas y sus características, los componentes activos y pasivos)

b.      Fase 2: En esta fase se verificarán los componentes de las etapas de la fuente

FUENTE DE ALIMENTACIÓN ETAPA COMPONENTES CARACTERISTICAS Atenuación de voltaje Transformador Transformador reductor. Relación de transformación 10:1 Rectificación Puente rectificador de diodos o 4 diodos Puente rectificador de diodos de un amperio o superior Filtrado Condensadores Condensador preferiblemente de tipo electrolítico. El valor del condensador depende de las características del circuito. Regulación Reguladores de voltaje Regulación del voltaje con reguladores tales como LM7805,LM7812, LM337 Descripción ·         Atenuación: Para la etapa de atenuación de voltaje es necesario contar con un transformador atenuador de voltaje. Esto significa que el transformador debe tener una relación de transformación de 10:1. Por lo cual, si a la entrada se le aplica un voltaje de 115VAC, a la salida debe arrojarnos un voltaje de 15VAC. Hay que tener en cuenta que cuando se denota VAC se está refiriendo al valor del voltaje medio cuadrático, o voltaje eficaz. Para la elaboración de la fuente de voltaje, es imperativo conocer el valor del voltaje pico más que el voltaje eficaz, el valor del voltaje pico conociendo el valor del voltaje eficaz se puede calcular de la siguiente manera: Vp=Vrms*√2 Por lo cual, a la salida del transformador, se tendría un voltaje pico de Vp=15*(2)^1/2=21.21 V.    ·         Rectificación: La etapa de rectificación se debe de llevar a cabo utilizando 4 diodos o un puente de diodos, ya que se va a utilizar un transformador sin tab central. La el voltaje a la salida de la etapa de rectificación tendrá la siguiente forma: A la salida se va a tener una señal pulsante. Los diodos cuando se polarizan en forma directa consumen un cierto voltaje, por lo cual la señal a la salida de esta etapa no va a poseer el mismo voltaje pico de la etapa de atenuación. El voltaje necesario para el funcionamiento de un diodo depende del material del cual esté hecho el diodo, es 0.7V para el Silicio y 0.3V para el Germanio. Los diodos más utilizados en la industria son los de silicio debido a su fácil fabricación en masa y a sus características de potencia. Como en cada etapa vamos a estar usando dos diodos, es necesario recalcular el voltaje pico a la salida de esta etapa. Esto se hace de la siguiente manera Vpr=Vp-2*Vd. Para nuestro caso, se van a utilizar diodos de Silicio, por lo que el valor del voltaje pico es Vpr=21.21-2*(0.7)=19.81V ·         Filtrado: Para la etapa de filtrado es necesario poseer un condensador. Este condensador suele estar en un valor entre 2200uF o 3300uF. Si cuando es colocada la carga se presenta un rizado a la salida de esta etapa, es necesario poner otro condensador en paralelo, el valor de este condensador se calcula de la siguiente manera:                                          C= Condensador en faradios             Ic= Corriente de consumo del circuito en Amperios             F= Frecuencia en Hertz (50 o 60 Hz dependiendo del país) Vr= Voltaje ripple o rizado. ·         Regulación: Según las especificaciones del proyecto, es necesario que por una parte salgan 5VDC, por otra +12VDC y por ultimo -12VDC. Para esto es necesario contar con unos circuitos integrados llamados reguladores de voltaje. Estos circuitos integrados nos arrojan un valor constante a la salida siempre y cuando se les aplique un voltaje superior a la entrada. Para cada regulador es diferente el valor de este voltaje. Para nuestro proyecto es necesario utilizar el circuito integrado LM7805 para la regulación de 5V, el LM7812 para la regulación de +12V, y el LM337 para la regulación de -12V. para los circuitos LM7805 y LM337 se tiene una corriente máxima de 1.5A, y para el LM7812 de 1A, lo cual es suficiente para la aplicación. El LM337 es un regulador de voltaje negativo, eso quiere decir que a la salida se obtiene un voltaje negativo con respecto a tierra. Este circuito integrado debe ir configurado de la siguiente manera: Donde R2 es la resistencia la cual se varía de acuerdo al voltaje deseado. El calculo de esta resistencia se hace de la siguiente manera: R2 = (R1/1,25) (Vout - 1,25) Donde Vout es el voltaje de salida deseado. Para nuestro caso, si fijamos R1=240, R2 seria: R2=(240/1.25)(12-1.25), R2=(192)(10.75)=2064

c.       Fase 3: Elaboración del circuito en el simulador.