Regulador de Voltaje 78XX. ¡Sácale el mayor provecho!

 

REGULADORES DE VOLTAJE

Los reguladores de voltaje son dispositivos que mantienen un voltaje fijo según su nomenclatura en señal positiva o negativa para alimentar alguna carga. 

En este apartado muchos de los lectores ya estarán familiarizados con los dispositivos de regulación por lo que el objetivo, es mostrar mas usos del regulador de voltaje y acoplarlos a tus circuitos siéndote útiles.

REGULADOR DE VOLTAJE PATRÓN

Es la aplicación mas usual que se encuentra en los proyectos de electrónica, así como, en los circuitos de cualquier equipo electrónico. Este tipo de arreglo también conocido como “Pi”, es el que más se usa.

Configuración "Pi", más conocida y más empleada

El voltaje de salida depende del regulador 78XX, este es seleccionado por el usuario según su nomenclatura de los dos últimos números que especifican la salida de voltaje que provee.

El capacitor C1 se encarga de filtrar la señal de entrada y recuperar en el ciclo de microfaradios el voltaje de perdida, por otro lado, C2 desacopla la alimentación, así como cualquier carga parásita a la salida del regulador, va directo a tierra.

REGULADOR FIJO CON MAYOR VOLTAJE DE SALIDA

El uso particular de este arreglo es cuando se desea obtener un voltaje de salida mayor, pese a que el regulador proporcione un voltaje menor.

La función de Vr es el de saturar la linea de GND con el fin de ejercer mayor voltaje a la salida del regulador, esto es posible ya que el flujo de corriente va mas lento por GND.

Para determinar el valor de la resistencia se emplea la siguiente formula:

Donde:

• Vs es la tensión de salida deseada
• Vreg es la tensión de salida del regulador
• R es la resistencia en k-ohms

De esta manera y para cualquier regulador, podremos obtener la tensión de salida deseada, sin embargo, recordemos que si el regulador soporta una corriente cercana a 1 ampere, este debe de tener un buen disipador de voltaje ya que de no ser así, con el tiempo este sufrirá defectos de uso y menor tiempo de vida.

AUMENTA EL VOLTAJE DE SALIDA CON ZENER

En el caso de sustituir la resistencia por un diodo zener, el voltaje de salida aumentara de acuerdo al mismo. Si se emplean diodos rectificadores estos tienden a realizar la misma función, sin embargo, el uso de diodos rectificadores permiten soportar más el voltaje en el regulador por lo que si el circuito presenta un corto, este no afectara al regulador pero si a la carga.

Regulador con Diodo Zener

Regulador con Diodos Rectificadores Polarizados en Directa

VOLTAJE DE SALIDA AJUSTABLE CON CI REGULADOR FIJO

El circuito es simple, podemos variar el voltaje de salida con el potenciómetro que se encuentra en serie con la resistencia hasta el valor máximo empleando la siguiente formula:

Donde:

•     R1 < Vreg / 3.Iq
•     Vreg es la tensión de salida del regulador
•     R1 y R2 son el resistor y el potenciómetro en ohms
•     Iq es la corriente de reposo

El parámetro Iq es denominado corriente en reposo de operación, y generalmente está en la banda de los 3mA a los 10mA.
La corriente que fluye de la entrada hacia la terminal común del CI varia para cada regulador (normalmente se toma 5mA).

FUENTE DE CORRIENTE FIJA

Hay casos en que necesitamos una corriente constante, como un cargador de baterías. El regulador posee un voltaje constante de salida (Vreg). Si agregamos un resistor tendremos una corriente siempre fija en la salida. Para la fuente de corriente del ejemplo dado, la fórmula para calcular el valor de Is es:

Normalmente para el regulador 7805, la corriente en reposo suele ser de 4.2mA

FUENTE DE CORRIENTE AJUSTABLE

Cuando se requiere una corriente ajustable en la salida, se puede emplear el siguiente circuito:

Donde se calcula la corriente mínima y máxima que el circuito puede ofrecer:

Donde el control del ajuste de corriente se hace por el potenciómetro, cuyo valor se calcula en función de la banda de valores de la corriente.

¿CÓMO AUMENTAR LA CORRIENTE DE SALIDA?

La manera mas simple de ampliar la capacidad de corriente de salida de un regulador fijo, es el uso de un resistor en paralelo como auxiliar de conducción por corriente. Al circuito le ayudan los capacitores C1 y C2, porque desacoplan la alimentación respectivamente.

REGULADOR DE 7 amperes CON PROTECCIÓN CONTRA CORTOS

Este circuito propuesto funciona en caso de que existiera un posible corto circuito en la carga. El transistor Q1 proporciona la corriente de salida conjuntamente con el regulador de voltaje.
La resistencia R1 funciona como sensor de corriente de cortocircuito y este se calcula como:

Donde:

•      R1 es la resistencia e ohms
•      Icc es loa corriente de cortocircuito en amperes
•      0.7 es el valor correspondiente al voltaje  base-emisor del transistor Q2 se calcula la R1 en función al MÁXIMO de corriente que circula en el circuito, de lo contrario no actuara

Esto no significa que es inmune el circuito pero si es capaz de soportar una corto de tensión sin que este se dañe.

REGULADOR AJUSTABLE UTILIZANDO CIs 7805 y 741

En ocasiones se necesita una mejor regulación en la salida. En este ejemplo la salida de voltaje se ajusta desde 7v hasta 20v.

Para este caso la tensión de salida es siempre regulada de un valor mayor que 2v del voltaje de regulación del CI hasta un valor máximo dado por el voltaje de entrada del CI.

Es importante destacar que emplear un regulador como 7824, no aplicaría en este circuito o en las alimentaciones del mismo debido a que el opam se puede quemar.

FUENTE DE VOLTAJE SIMÉTRICA UTILIZANDO CI 78XX

En el caso de utilizar el amplificador operacional 741, que para este circuito actúa como un divisor de voltaje, conjuntamente con la resistencia R1 y R2.

Los reguladores que exponemos aquí suelen trabajar con voltajes positivos, sin embargo, se hizo una referencia negativa con el amplificador operacional y así se podrán obtener voltajes positivos como negativos.

La diferencia entre el voltaje de salida positivo y negativo depende del voltaje off-set del opam 741, cercano a valores de 1mV a 5mV.

Los capacitores C3, C4, C2 y C5 filtran la corriente alterna que pudiera existir, mientras que C1 hace un acoplamiento entre la entrada inversora y la salida del opam 741.

Cualquier regulador se puede emplear a excepción del del 7824 por los limites de tensión que presenta el opam 741, en casos particulares o de mayor voltaje tendrá que alimentarse con otro voltaje independiente.