Proyectos de fuentes simétricas (ART816S)

Las fuentes simétricas son ampliamente usadas en la alimentación de circuitos que hacen uso de amplificadores operacionales, comparadores de tensión y convertidores A / D que operan en conjunto con microcontroladores. Estas fuentes generan una tensión negativa y una tensión positiva, de valores iguales en relación a una referencia (tierra o 12 V). En este artículo, basado en nuestro libro "Fuentes de Alimentación" (ver al final del artículo), describimos algunas fuentes simétricas de gran utilidad para los proyectistas.

Las fuentes simétricas son ampliamente usadas en la alimentación de circuitos con amplificadores operativos que necesitan tanto tensiones positivas como negativas en relación a un punto de referencia (tierra).

Las tensiones típicas de estas fuentes varían entre 3 y 12 V y las corrientes son bajas, a menos que los circuitos tengan etapas de potencia. Sus cadenas están en el rango de 10 a 500 mA típicamente. A continuación damos circuitos de fuentes simétricas simples, una sin regulación, otra con regulación por diodo zener, y finalmente una transistorizada, y que pueden ser usadas en la mayoría de las aplicaciones menos críticas que usen amplificadores operacionales y comparadores de tensión. La primera tiene el circuito mostrado en la figura 1, pudiendo ser utilizados transformadores de 5 + 5, 6 + 6, 7,5 + 7,5, 9 + 9 V y hasta 12 + 12 V conforme la tensión deseada en la salida.

Figura 1 - Fuente simétrica simple, sin regulación. La corriente es la máxima del transformador, hasta 1 A.

Se observa que la tensión sin carga (abierta) es la tensión de pico del secundario del transformador, es decir, un valor mucho más alto que puede llegar a los 18 V en el caso de los transformadores de 12 V. Así, para operativos que tengan tensiones máximas de 15 V se debe utilizar un transformador con un máximo de 9 V de secundario. La corriente máxima de esta fuente es dada por el transformador. Para esta configuración se recomienda una corriente máxima de 500 mA. Los capacitores deben tener tensiones de trabajo por lo menos 2 veces mayor que la tensión del secundario del transformador usado, pues se cargan con la tensión de pico.

D1, D2 - 1N4002 - diodos rectificadores de silicio

T1 - Transformador - primario según la red local, secundaria - ver texto

C1, C2 - 1 000 uF - capacitores electrolíticos - ver texto

S1 - Interruptor simple

F1 - 500 mA - fusible

 

Varios:

Placa de circuito impreso o puente de terminales, cable de alimentación, soporte para fusible, caja para montaje, hilos, soldadura ,. etcétera

La segunda fuente tiene una regulación por diodos zener y se muestra en la figura 2.

 

Figura 2 - Fuente simétrica con regulación por diodo zener.

La corriente máxima de esta fuente es menor, del orden de sólo 50 mA, y la tensión se fijará en dos valores más usados: 6 y 12 V. Para otras tensiones, el zener y los resistores deben tener sus valores alterados. La figura 3 muestra cómo podemos obtener una fuente simétrica usando un transformador con secundario simple.

 

Figura 3 - Fuente simétrica utilizando un transformador con secundario simple.

En el caso de un transformador con 12 V de secundario, la fuente obtenida será de aproximadamente 6 + 6 V.

 

D1, D2 - 1N4002 - diodos rectificadores de silicio

Z1, Z2 - 6 o 12 V x 1W - diodos zener según la tensión de salida deseada

C1, C2 - 1 000 uF x 25 V - capacitores electrolíticos

C3, C4 - 100 uF x 16 V - capacitores electrolíticos

R1, R2 - 22 ohms x 1 W - resistores - rojo, rojo, negro para 6 V o 10 ohms x 1 W - marrón, negro, negro, para 12 V

T1 - Transformador con 12 V + 12 V de secundario de 50 mA a 300 mA - primario según la red de energía

S1 - Interruptor simple

F1 - 500 mA - fusible

 

Varios:

Placa de circuito impreso o puente de terminales, caja para montaje, hilos, soldadura, cable de alimentación, etc.

 

Fuente Simétrica Transistorizada

Utilizando reguladores transistorizados con transistores NPN y PNP podemos elaborar una fuente simétrica de mejor desempeño, para corrientes de salida hasta 500 mA. La fuente mostrada en la figura 4 tiene una tensión de salida que es determinada por los diodos zener.

 

Figura 4 - El uso de transistores permite obtener corrientes mayores de salida con regulación por los diodos zener.

Los resistores R1 y R2 tienen sus valores dependientes de la tensión del diodo zener según la siguiente tabla:

Tensión de salida	Transformador (secundário)	R1, R2	Diodo Zener
6 + 6 V	7,5 + 7,5 V	150 ohms x 1/2 W	6,6 V x 400 mW
6 + 6 V	9 + 9 V	270 ohms x ½ W	6,6 V x 400 mW
6 + 6 V	12 + 12 V	390 ohms x ½ W	6,6 V x 400 mW
9 + 9 V	12 + 12 V	220 ohms x ½ W	9,8 V x 400 mW
9 + 9 V	15 + 15 V	470 ohms x ½ W	9,8 V x 400 mW
12 + 12 V	15 + 15 V	270 ohms x ½ W	12,6 V x 400 mW

 

La corriente recomendada de secundario para el transformador es de 500 mA pero si se utilizan transformadores más pequeños, la fuente también funcionará pero proporcionará una corriente máxima menor. En la figura 5 tenemos una sugerencia de placa de circuito impreso para esa fuente.

 

 

Figura 5 - Placa de circuito impreso para el montaje de la fuente. El patrón puede ser incorporado a un proyecto mayor que ya tenga los elementos que la fuente debe alimentar. Las conexiones cortas son importantes en el caso de circuitos sometidos a ruidos.

 

Los transistores deben estar dotados de radiadores de calor y su posición debe ser observada con cuidado. El circuito se puede montar en una pequeña caja plástica, con bornes de colores diferentes para la salida. Un LED indicador en paralelo con las salidas puede ser agregado para indicar el funcionamiento. El resistor en serie con este LED será de 470 ohms para la fuente de 6 V, 560 ohmios para la fuente de 9 V y 1 k ohms para la fuente de 12 V.

 

Q1 - BD135 - transistores NPN de media potencia

Q2 - BD136 - transistores PNP de media potencia

Z1, Z2 - Diodos zener de 400 mW - según tensión de salida - ver tabla

D1, D2 - 1N4002 - diodos rectificadores de silicio

R1, R2 - ver tabla - conforme tensión y transformador

C1, C2 - 1 000 uF - capacitores electrolítico - ver el texto

C3, C4 - 10 uF - capacitores electrolíticos

C5, C6 - 100 uF - capacitores electrolíticos

T1 - Transformador con primario de acuerdo con la red de energía y secundaria según tabla

F1 - 500 mA - fusible

S1 - Interruptor simple

 

Varios:

Placa de circuito impreso o puente de terminales, radiadores de calor para los transistores, soporte para el fusible, cable de fuerza, caja para montaje, hilos, soldadura, etc.