Fuentes de alimentación lineales. El filtro. II

Seguiremos con otro artículo dedicado a las fuentes de alimentación lineales. En este tocaremos el tema del filtrado de la tensión continua pulsatoria que obtenemos a la salida del puente de diodos (doble onda).

Para explicar dicho funcionamiento haremos uso del simulador LTspiceXVII de Linear Technology.

Fijémonos en el siguiente esquema, que es una modificación del esquema anterior:

Como vemos en el esquema, se ha añadido un condensador electrolítico de filtro de 1000 microfaradios de valor. La resistencia que simulaba la carga (R1) que era de 1k, ahora se ha reducido hasta 160 ohmios para que la fuente tenga que dar un poco mas de si, y así podamos apreciar mas el efecto del rizado.

En este circuito circularía en teoría una corriente alrededor de unos 100 mili-amperios de pico. Esta corriente sería:

Ip=\frac{18-1.4}{160}=103.75 \ miliamperios

Ejecutemos la simulación con LTspice y veamos lo que pasa:

La tensión de salida esta comprendida entre 16.3 y 15.5 voltios, obteniéndose un rizado de 0.8 voltios. La corriente es del orden de 100 miliamperios con este pequeño rizado.

¿Es admisible el rizado? Según la regla del diez por ciento, podríamos tener hasta un rizado de 1.7 voltios. Esta fuente estaría diseñada correctamente, si bien nos podría interesar reducir aun mas el rizado.

¿Como lo haríamos? Pues colocando un estabilizador en la salida, después del condensador electrolítico. Eso lo veremos en un próximo artículo.

Podríamos aumentar también la capacidad del condensador C1, pero esto haría que la corriente de pico de los diodos aumentara, pudiendo en caso extremo romper alguno y haciendo que la fuente de tensión no funcionara correctamente.

Si el filtro no supera los 1000 microfaradios no tenemos que preocuparnos de que se pueda romper un diodo de rectificación normal, tal como el 1N4007.

Si la corriente de pico del diodo es excesiva, se debería poner un diodo que soporte la corriente de pico de carga del condensador que se utilice en el diseño. Tampoco estaría de mas colocar un fusible en el primario del transformador, para evitar problemas de seguridad si se queda alguno de ellos en cortocircuito.

Tampoco estaría de mas colocar un fusible en el primario del transformador, para evitar problemas de seguridad si se queda alguno de ellos en cortocircuito.

Voy a explicar como funciona la fuente de alimentación, en concreto los diodos rectificadores. Véase la siguiente imagen:

Es la zona del rizado aumentada. En la curva de subida, los dos diodos de cada semiciclo (una parte de el) conducen y cargan el filtro de condensador. en el resto del tiempo es el condensador el que entrega la energía (tensión y por lo tanto corriente) a la salida.

Como ya he dicho, con 1000 microfaradios no tendremos ningún problema, pero con condensadores mayores de este valor, tendríamos mas corriente de pico y nos veríamos obligados a elegir unos diodos que soporten mas corriente. Veamos mediante la gráfica siguiente, de que valores estaríamos hablando.

Vemos que hay una corriente de pico inicial de 5.5 amperios. Esta corriente solo es al principio, ya que después la corriente de carga del condensador es de 1.2 amperios.

Esto es debido a que un condensador cuando esta descargado se comporta en principio como un cortocircuito. Por esa razón en el encendido la corriente es tan alta, llegando después a un equilibrio, siendo esta corriente de sobrecarga de amperio y pico (lo podéis medir en la gráfica con el cursor).

Si miramos en el datasheet del 1N4007 Podemos ver que la corriente promedio es de 1 amperio, pero que la IFSM (corriente de sobrecarga nominal) es de 30 amperios en un periodo de 8.3 mili-segundos. A continuación se muestra dicho dato, extraído del datasheet de dicho diodo.

Si observamos en nuestra gráfica, la corriente es mucho menor en un periodo de tiempo incluso menor (del orden de 6 mili-segundos).

Vemos pues que todo es correcto.

En el siguiente artículo veremos como reducir mas el rizado mediante el uso de un circuito estabilizador.