Diseño de circuitos de suministro de energía simples

Diseño de circuitos de suministro de energía simples

La publicación detalla cómo diseñar y construir un circuito de fuente de alimentación simple desde el diseño básico hasta la fuente de alimentación razonablemente sofisticada que tiene características extendidas.

La fuente de alimentación es indispensable

Ya sea un novato en electrónica o un ingeniero experto, todos requieren este equipo indispensable llamado unidad de fuente de alimentación.



Esto se debe a que ningún dispositivo electrónico puede funcionar sin alimentación, para ser precisos, una alimentación de CC de bajo voltaje, y una unidad de fuente de alimentación es un dispositivo que está específicamente diseñado para cumplir con este propósito.



Si este equipo es tan importante, se vuelve imperativo para todos en el campo aprender todos los detalles de este importante miembro de la familia electrónica.

Comencemos y aprendamos cómo diseñar un circuito de suministro de energía, primero uno más simple, probablemente para los novatos que encontrarían esta información extremadamente útil.
A circuito de alimentación básico fundamentalmente requerirá tres componentes principales para proporcionar los resultados esperados.
Un transformador, un diodo y un condensador. El transformador es el dispositivo que tiene dos juegos de devanados, uno primario y el otro secundario.



La red de 220v o 120v se alimenta al devanado primario que se transfiere al devanado secundario para producir un voltaje inducido más bajo allí.

La baja tensión reducida disponible en el secundario del transformador se utiliza para la aplicación prevista en circuitos electrónicos; sin embargo, antes de que se pueda utilizar esta tensión secundaria, primero debe rectificarse, lo que significa que la tensión debe convertirse primero en CC.

Por ejemplo, si el secundario del transformador tiene una capacidad nominal de 12 voltios, los 12 voltios adquiridos del secundario del transformador serán 12 voltios CA a través de los cables correspondientes.



El circuito electrónico nunca puede funcionar con CA y, por lo tanto, este voltaje debe transformarse en CC.

Un diodo es un dispositivo que convierte efectivamente una CA en CC, hay tres configuraciones a través de las cuales se pueden configurar diseños básicos de fuente de alimentación.


También puede querer aprender cómo diseñar una fuente de alimentación de banco


Usando un solo diodo:

La forma más básica y cruda de diseño de fuente de alimentación es la que utiliza un solo diodo y un condensador. Dado que un solo diodo rectificará solo medio ciclo de la señal de CA, este tipo de configuración requiere un condensador de filtro de salida grande para compensar la limitación anterior.

Un condensador de filtro se asegura de que después de la rectificación, en las secciones descendentes o decrecientes del patrón de CC resultante, donde el voltaje tiende a descender, estas secciones se llenen y superen con la energía almacenada dentro del condensador.

El acto de compensación anterior realizado por los condensadores de energía almacenada ayuda a mantener una salida de CC limpia y libre de ondulaciones que no sería posible solo con los diodos.

Para un diseño de fuente de alimentación de un solo diodo, el devanado secundario del transformador solo necesita tener un solo devanado con dos extremos.

Sin embargo, la configuración anterior no puede considerarse un diseño de fuente de alimentación eficiente debido a su cruda rectificación de media onda y sus limitadas capacidades de acondicionamiento de salida.

Usando dos diodos:

El uso de un par de diodos para hacer una fuente de alimentación requiere un transformador que tenga un devanado secundario con toma central. El diagrama muestra cómo se conectan los diodos al transformador.

Sin embargo, los dos diodos funcionan en tándem y abordan las dos mitades de la señal de CA y producen una rectificación de onda completa, el método empleado no es eficiente, porque en cualquier instante solo se utiliza la mitad de la bobina del transformador. Esto da como resultado una saturación deficiente del núcleo y un calentamiento innecesario del transformador, lo que hace que este tipo de configuración de fuente de alimentación sea menos eficiente y un diseño ordinario.

Usando cuatro diodos:

Es la mejor y universalmente aceptada forma de configuración de fuente de alimentación en lo que respecta al proceso de rectificación.

El uso inteligente de cuatro diodos hace que las cosas sean muy simples, solo un devanado secundario es todo lo que se requiere, la saturación del núcleo está perfectamente optimizada, lo que resulta en una conversión eficiente de CA a CC.

La figura muestra cómo se fabrica una fuente de alimentación rectificada de onda completa utilizando cuatro diodos y un condensador de filtro de valor relativamente bajo.

Este tipo de configuración de diodo se conoce popularmente como red puente, es posible que desee saber cómo construir un puente rectificador .

Todos los diseños de fuentes de alimentación anteriores proporcionan salidas con regulación ordinaria y, por lo tanto, no pueden considerarse perfectos, no proporcionan salidas de CC ideales y, por lo tanto, no son deseables para muchos circuitos electrónicos sofisticados. Además, estas configuraciones no incluyen funciones de control de voltaje y corriente variable.

Sin embargo, las características anteriores pueden simplemente integrarse a los diseños anteriores, en lugar de con la última configuración de fuente de alimentación de onda completa mediante la introducción de un solo IC y algunos otros componentes pasivos.

Usando el IC LM317 o LM338:

El IC LM 317 es un dispositivo muy versátil que normalmente se incorpora con fuentes de alimentación para obtener salidas de tensión / corriente bien reguladas y variables. Unos pocos Circuitos de ejemplo de fuente de alimentación que utilizan este IC

Dado que el IC anterior solo puede admitir un máximo de 1,5 amperios, para salidas de corriente mayores se puede usar otro dispositivo similar pero con clasificaciones más altas. El IC LM 338 funciona exactamente como el LM 317 pero es capaz de manejar hasta 5 amperios de corriente. A continuación se muestra un diseño simple.

Para obtener niveles de voltaje fijos, se pueden emplear circuitos integrados de la serie 78XX con los circuitos de suministro de energía explicados anteriormente. los Los circuitos integrados 78XX se explican de forma exhaustiva para su referencia

Hoy en día fuentes de alimentación SMPS sin transformador se están convirtiendo en los favoritos entre los usuarios, debido a su alta eficiencia, alta potencia y características en tamaños sorprendentemente compactos.
Aunque la construcción de un circuito de suministro de energía SMPS en casa seguramente no es para los principiantes en el campo, los ingenieros y entusiastas con un conocimiento completo sobre el tema pueden construir dichos circuitos en casa.

También puede aprender sobre un pequeño diseño de fuente de alimentación de modo de conmutación.

Hay algunas otras formas de fuentes de alimentación que pueden ser construidas incluso por los nuevos aficionados a la electrónica y no requieren transformadores. Aunque son muy baratos y fáciles de construir, estos tipos de circuitos de suministro de energía no pueden soportar corrientes elevadas y normalmente están limitados a 200 mA aproximadamente.

Diseño de fuente de alimentación sin transformador

Dos conceptos del tipo de circuitos de suministro de energía sin transformador anterior se discuten en el siguiente par de publicaciones:

Mediante el uso de condensadores de alto voltaje,

Mediante el uso de circuitos integrados de alta gama y FET

Comentarios de uno de los lectores dedicados de este blog

Estimado Swagatam Majumdar,

Deseo hacer una fuente de alimentación para un microcontrolador y sus componentes dependientes ...

Quiero obtener una salida estable de + 5V y + 3.3V de la fuente de alimentación, no estoy seguro de la edad del amplificador, pero creo que un total de 5A debería ser suficiente, también habrá un mouse de 5V y un teclado de 5V y 3 x SN74HC595 IC también y 2 x 512Kb SRAM ... Así que realmente no sé cuál es el amplificador al que apuntar ...

¿Supongo que 5Amp es suficiente? .... Mi pregunta PRINCIPAL es qué TRANSFORMADOR usar y qué DIODOS usar? Elegí el transformador después de leer en algún lugar en línea que el puente rectificador causa una CAÍDA DE VOLTIO de 1.4V en general y en su blog anterior, usted afirma que el puente rectificador hará que el voltaje suba? ...

Así que no estoy seguro (de todos modos no estoy seguro de ser nuevo en la electrónica) ..... El PRIMER transformador que elegí fue este. Por favor, avíseme cuál es el MEJOR para mis necesidades y qué DIODOS usar también ... Me gustaría usar la fuente de alimentación para una placa muy similar a esta ...

Por favor, ayúdenme y guíenme de la mejor manera para hacer una fuente de alimentación de 220/240 V que me proporcione ESTABLE 5V y 3.3V para usar con mi diseño. Gracias de antemano.

Cómo obtener 5 V y 3 V constantes del circuito de la fuente de alimentación

Hola, puede lograrlo simplemente a través de un IC 7805 para obtener los 5V y agregando un par de diodos 1N4007 a este 5V para obtener aproximadamente 3.3V.

5 amperios parece demasiado alto y no creo que necesite tanta corriente alta a menos que también esté usando este suministro con una etapa de controlador externa que lleve cargas más altas, como un LED de alto vatio o un motor, etc.

Por lo tanto, estoy seguro de que su requisito se puede cumplir fácilmente a través de los procedimientos mencionados anteriormente.

Para alimentar MCU a través del procedimiento anterior, puede usar un trafo de 0-9V o 0-12V con 1 amperio de corriente, los diodos podrían ser 1N4007 x 4nos

Los diodos caerán 1.4V cuando la entrada sea CC, pero cuando sea CA como de un trafo, la salida aumentará en un factor de 1.21.

asegúrese de usar una tapa de 2200uF / 25V después del puente para la filtración

Espero que la información lo aclare y responda a sus consultas.

La imagen de arriba muestra cómo obtener 5V y 3.3V constantes de un circuito de suministro de energía dado.

Cómo obtener voltaje variable de 9 V del IC 7805

Normalmente, el IC 7805 se considera un dispositivo regulador de voltaje fijo de 5 V. Sin embargo, con una solución básica, el IC podría convertirse en un circuito regulador variable de 5 V a 9 V, como se muestra arriba.

Aquí, podemos ver que se agrega un preajuste de 500 ohmios con el pin de tierra central del IC, lo que permite que el IC produzca un valor de salida elevado hasta 9 V, con una corriente de 850 mA. El preajuste se puede ajustar para obtener salidas en el rango de 5 V a 9 V.

Hacer un circuito regulador fijo de 12V

En el diagrama anterior podemos ver cómo se podría usar un IC regulador 7805 ordinario para crear una salida regulada fija de 5V.

En caso de que quisiera lograr una fuente de alimentación regulada fija de 12V, se podría aplicar la misma configuración para obtener los resultados requeridos, como se muestra a continuación:

Circuito de suministro de energía regulado de 12V usando LM7812 IC

Fuente de alimentación regulada de 12V, 5V

Ahora suponga que tiene aplicaciones de circuitos que necesitan un suministro dual en el rango de suministros regulados fijos de 12 V y también de 5 V.

Para tales aplicaciones, el diseño discutido anteriormente podría modificarse simplemente usando un IC 7812 y luego un IC 7805 para obtener la salida requerida de la fuente de alimentación regulada de 12V y 5V juntos, como se indica a continuación:

Circuito de suministro de energía regulado de 12, 5V usando IC 7812 e IC 7805

Diseño de una fuente de alimentación dual simple

En muchas de las aplicaciones de circuitos, especialmente en las que usan amplificadores operacionales, una fuente de alimentación dual se vuelve obligatoria para habilitar las fuentes +/- y de tierra al circuito.

Diseñando un simple fuente de alimentación dual en realidad implica solo una fuente de alimentación de toma central y un puente rectificador junto con un par de condensadores de filtro de alto valor como se muestra a continuación:

Sin embargo, lograr una fuente de alimentación dual regulada con el nivel deseado de voltaje dual en la salida es algo que normalmente requiere un diseño complejo utilizando circuitos integrados costosos .

El siguiente diseño muestra cuán simple y discretamente se puede configurar una fuente de alimentación dual usando algunos BJT y algunas resistencias.

Aquí Q1 y Q3 están aparejados como seguidor de emisor pasar transistores , que decide la cantidad de corriente que se permite pasar a través de las respectivas salidas +/-. Aquí, es alrededor de 2 amperios.

El voltaje de salida a través de los rieles de suministro dual relevantes está determinado por los transistores Q2 y Q4 junto con su red de divisores resistivos de base.

Los niveles de voltaje de salida podrían ajustarse y ajustarse adecuadamente ajustando los valores de los divisores de potencial formados por las resistencias R2, R3 y R5, R6.

Diseño de una fuente de alimentación LM317 con resistencias fijas

A continuación se muestra una fuente de voltaje / corriente extremadamente sencilla basada en LM317T, que podría emplearse para cargar celdas de níquel-cadmio o en cualquier momento en que sea necesaria una fuente de alimentación práctica.

Es una empresa sencilla de construir para los novatos, y está destinada a ser utilizada con un adaptador de red enchufable que proporcione una CC no regulada. producción. IC1 es en realidad un regulador ajustable tipo LM317T.

El interruptor giratorio S1 elige el ajuste (corriente constante o voltaje constante) junto con el valor de corriente o voltaje. La tensión regulada se puede obtener en SK3 y la corriente en SK4.

Observar que se incorpora un ajuste ajustable (posición 12) que permite adaptar una tensión variable a través del potenciómetro VR1.

Los valores de la resistencia deben fabricarse a partir de los valores fijos más cercanos que se puedan obtener, colocados en serie según sea necesario.

La resistencia R6 tiene una potencia de 1 W y la R7 de 2 W, aunque el resto podría ser de 0,25 W. El regulador de voltaje IC1 317 debe instalarse en algún disipador de calor cuyo tamaño esté determinado por los voltajes y corrientes de entrada y salida necesarios.




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