Uno de los problemas de las fuentes de alimentación que utilizan circuitos integrados reguladores como el LM350, es que no parten de 0 V, sino de 1,25 V que es la tensión del zener interno. En este artículo, cómo podemos evitar este problema y hacer una fuente que realmente parta de cero volts.
Como muestra la figura 1, los circuitos integrados reguladores de tensión, como el LM350 y otros de la misma familia, poseen diodos zener internos de 1,25 que sirven de referencia para la regulación.
El resultado es que en la condición de mínima tensión de salida, cuando el pino de referencia es aterrizado, no obtenemos 0 V de salida, sino 1,25 V, que es la tensión del zener.
Hay una forma sencilla de superar este problema con algunos componentes adicionales. Lo que hacemos es, en lugar de simplemente aterrizar el perno de referencia, lo colocamos en una tensión negativa de 1,25 V.
Así, como muestra la figura 2, en lugar de tener una tensión de salida que varía entre 1,25 V y 12 V o poco más, tendremos una tensión de salida variando entre 1,25 - 1,25 V = 0 V y 12 - 1,25 = 10,75 V.
Basta entonces cambiar un poco el valor de los componentes del divisor resistivo de referencia para que los 10,75 V sean aumentados y pasemos a tener una tensión de salida en el rango de 0 a 12 V o incluso más.
Es justamente lo que haremos en nuestro proyecto de fuente que, usando el circuito integrado LM350T, puede proporcionar una corriente máxima de salida de 3 A.
Como funciona
El transformador con toma central es común, proporcionando una tensión de 16 V con una corriente máxima de 3 A, que es lo que necesitamos para la salida.
Sin embargo, usamos dos circuitos rectificadores. Uno de ellos, de onda completa, proporciona la tensión principal, que servirá para alimentar la carga.
El otro, más simple, con sólo un diodo, proporciona una tensión negativa que servirá de referencia para el circuito integrado.
Así, usamos un amplificador operacional del tipo TL081 o equivalente, para generar una tensión negativa de 1,25 V, dada por los resistores de una red de realimentación negativa.
En la salida de este operacional es que se conectará entonces el circuito variable de referencia al regulador de tensión.
Por supuesto, la precisión del cero voltio obtenido dependerá de los resistores del divisor, pudiendo ser necesario que el lector, o haga experimentos en función de la tolerancia o utilice para R3 un trimpot de 10 k ohms en serie con una resistencia de 39 k ohms.
Montaje
En la figura 3 tenemos el diagrama completo de la fuente de alimentación.
Una placa de circuito impreso para el montaje es sugerida en la figura 4.
El circuito integrado regulador de tensión LM350T debe montarse en un buen radiador de calor.
Observe que las pistas de entrada y salida de la corriente principal del circuito deben tener al menos 3 mm de ancho (1 mm para cada amperio).
Los capacitores electrolíticos del filtro deben tener tensiones de trabajo de al menos 25 V.
El potenciómetro de ajuste es común lineal y para mayor control de la tensión de salida se puede agregar al circuito un voltímetro. Una idea consiste en utilizar un miliamperímetro de 0-1 mA en serie con un trimpot de 47 k ohms y una resistencia de 10 k ohms para hacer un voltímetro. Su calibración se puede realizar sobre la base de las indicaciones de un multímetro común.
Prueba y uso
Después de comprobar el montaje, conecte la fuente a la toma de corriente y en su salida un multímetro común en la escala de tensiones que permita leer 12 V DC.
Coloque P1 como mínimo, y ajuste P2 para que el multímetro indique cero volts de salida.
Después, ajuste P1 al máximo y compruebe cuál es la tensión de salida. Ajuste P3 del instrumento (salida) si se utiliza, para que indique esta tensión máxima de salida.
Si se comprobó el funcionamiento, es sólo usar la fuente observando siempre la polaridad de su salida, no sobrepasando la corriente máxima que ella puede suministrar y, si alimentar equipos electrónicos, nunca cambiar de tensión con ellos en funcionamiento.
Con el uso de transformadores para tensiones mayores y circuitos integrados apropiados, se pueden proyectar fuentes de 0 a tensiones entre 22 y 30 V fácilmente.
Semiconductores:
CI-1 - LM350T - circuito integrado regulador de tensión
CI-2 - TL091 - circuito integrado amplificador operacional
D1, D2 - 1N5402 - diodos rectificadores
D3 - 1N4002 - diodo rectificador
LED1 - LED rojo común
Resistores: (1/8 W, 5%)
R1 - 2,2 k ohms - rojo, rojo, rojo
R2 - 220 ohms - rojo, rojo, marrón
R3, R4, R5 - 47 k ohms - amarillo, violeta, naranja
R6 - 39 k ohms - naranja, blanco, naranja
P1 - 2,2 k ohms - potenciómetro lineal
P2 - 10 k ohms - trimpot
P3 - 47 k ohms - trimpot
Capacitores:
C1 - 4 700 uF x 25 V - electrolítico
C2 - 1 000 uF x 25 V - electrolítico
C3 - 100 uF x 16 V electrolítico
Varios:
F1 - 1 A - Fusible
T1 - Transformador con primario según la red local y secundaria de 15 + 15 V x 3 A
Placa de circuito impreso, soporte de fusible, radiador de calor para CI-1, cable de alimentación, bornes de salida, caja para montaje, botón para el potenciómetro, hilos, soldadura, etc.