filtros capacitivos
davidgarciamallma
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Aug 21, 2020
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filtros capacitivos
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CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
FUENTES DE VOLTAJE DCFUENTES DE VOLTAJE DC
yy
RectificadoRectificador de r de Media-Onda [M-O]Media-Onda [M-O]
Rectificador de Onda-Completa [O-C]Rectificador de Onda-Completa [O-C]
FIGURA 2.1FIGURA 2.1
FIGURA 2.2FIGURA 2.2
FUENTES DE VOLTAJE DCFUENTES DE VOLTAJE DC
yy
RectificadoRectificador de r de Media-Onda [M-O]Media-Onda [M-O]
Rectificador de Onda-Completa [O-C]Rectificador de Onda-Completa [O-C]
FIGURA 2.1FIGURA 2.1
FIGURA 2.2FIGURA 2.2
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 994 4 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
AunqAunque los reue los rectifctificadicadores, de mores, de media-onda y edia-onda y de onda-comde onda-completa, producenpleta, producen
un voltaje continuo en la carga, no serían aceptabl es como fuentesun voltaje continuo en la carga, no serían aceptabl es como fuentes
de polarización en muchos dispositivos electrónicos debido a de polarización en muchos dispositivos electrónicos debido a que laque la
señal reseñal rectificada ctificada también ttambién tiene coiene componemponentes altntes alternaernas. Estas compones. Estas componentesntes
alternas actúan como señales extrañas y enmascaran a las señalesalternas actúan como señales extrañas y enmascaran a las señales
verdaderas. Por ejemplo, en un amplificador de audi o, tal fuente deverdaderas. Por ejemplo, en un amplificador de audi o, tal fuente de
polarización polarización produciproduciría unría unzumbido zumbido apreciable. Para reducir este zumbidoapreciable. Para reducir este zumbido
se utilizan circuitos filtro.se utilizan circuitos filtro.
Factor de RizadoFactor de Rizado.- Un criterio que se emplea a menudo .- Un criterio que se emplea a menudo para especificapara especifica rr
la cantidad de voltaje alterno presente en la salid a de una fuentela cantidad de voltaje alterno presente en la salid a de una fuente
de polarización es elde polarización es el factor de rizado factor de rizado ãã, que se define como, que se define como
Para los rectificadorPara los rectificador es sin filtro, el factor de rizado se obtienees sin filtro, el factor de rizado se obtiene
mediante la siguiente ecuación.mediante la siguiente ecuación.
Entonces, al reemplazar los valores obtenidos para la rectificaciónEntonces, al reemplazar los valores obtenidos para la rectificación
de media-onda en la ecuación definida para el facto r de rizado, sede media-onda en la ecuación definida para el facto r de rizado, se
tienetiene
Este es un valor muy alto. En muchos dispositivos e lectrónicos,Este es un valor muy alto. En muchos dispositivos e lectrónicos, ãã
debe ser alrededor de 0,001 [0,1%]. El factor de ri zado para eldebe ser alrededor de 0,001 [0,1%]. El factor de ri zado para el
rectificador de onda-completa esrectificador de onda-completa es
Eficacia de RectificaciónEficacia de Rectificación.- Otro parámetro de interés es la.- Otro parámetro de interés es la eficacia deeficacia de
r r rectificaciónrectificación çç, que se la define como, que se la define como
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
AunqAunque los reue los rectifctificadicadores, de mores, de media-onda y edia-onda y de onda-comde onda-completa, producenpleta, producen
un voltaje continuo en la carga, no serían aceptabl es como fuentesun voltaje continuo en la carga, no serían aceptabl es como fuentes
de polarización en muchos dispositivos electrónicos debido a de polarización en muchos dispositivos electrónicos debido a que laque la
señal reseñal rectificada ctificada también ttambién tiene coiene componemponentes altntes alternaernas. Estas compones. Estas componentesntes
alternas actúan como señales extrañas y enmascaran a las señalesalternas actúan como señales extrañas y enmascaran a las señales
verdaderas. Por ejemplo, en un amplificador de audi o, tal fuente deverdaderas. Por ejemplo, en un amplificador de audi o, tal fuente de
polarización polarización produciproduciría unría unzumbido zumbido apreciable. Para reducir este zumbidoapreciable. Para reducir este zumbido
se utilizan circuitos filtro.se utilizan circuitos filtro.
Factor de RizadoFactor de Rizado.- Un criterio que se emplea a menudo .- Un criterio que se emplea a menudo para especificapara especifica rr
la cantidad de voltaje alterno presente en la salid a de una fuentela cantidad de voltaje alterno presente en la salid a de una fuente
de polarización es elde polarización es el factor de rizado factor de rizado ãã, que se define como, que se define como
Para los rectificadorPara los rectificador es sin filtro, el factor de rizado se obtienees sin filtro, el factor de rizado se obtiene
mediante la siguiente ecuación.mediante la siguiente ecuación.
Entonces, al reemplazar los valores obtenidos para la rectificaciónEntonces, al reemplazar los valores obtenidos para la rectificación
de media-onda en la ecuación definida para el facto r de rizado, sede media-onda en la ecuación definida para el facto r de rizado, se
tienetiene
Este es un valor muy alto. En muchos dispositivos e lectrónicos,Este es un valor muy alto. En muchos dispositivos e lectrónicos, ãã
debe ser alrededor de 0,001 [0,1%]. El factor de ri zado para eldebe ser alrededor de 0,001 [0,1%]. El factor de ri zado para el
rectificador de onda-completa esrectificador de onda-completa es
Eficacia de RectificaciónEficacia de Rectificación.- Otro parámetro de interés es la.- Otro parámetro de interés es la eficacia deeficacia de
r r rectificaciónrectificación çç, que se la define como, que se la define como
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 995 5 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Para el rectificador de mediaPara el rectificador de media -onda se tiene que la potencia disipada-onda se tiene que la potencia disipada
en en el el diodo diodo es es , , dondedonde
, entonces,, entonces,
al sustituir los valores para el al sustituir los valores para el rectificadorectificador der de media onda media onda, se obtiene, se obtiene
Por tanto, la máxima Por tanto, la máxima eficacia de rectificación del rectificador deeficacia de rectificación del rectificador de
media-onda sin filtro es 40.5%.media-onda sin filtro es 40.5%.
Para el rectificador dePara el rectificador de onda-completaonda-completa se tiene lo siguiente. Lase tiene lo siguiente. La
potencia total en los diodos espotencia total en los diodos es
,,
entonces,entonces,
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Para el rectificador de mediaPara el rectificador de media -onda se tiene que la potencia disipada-onda se tiene que la potencia disipada
en en el el diodo diodo es es , , dondedonde
, entonces,, entonces,
al sustituir los valores para el al sustituir los valores para el rectificadorectificador der de media onda media onda, se obtiene, se obtiene
Por tanto, la máxima Por tanto, la máxima eficacia de rectificación del rectificador deeficacia de rectificación del rectificador de
media-onda sin filtro es 40.5%.media-onda sin filtro es 40.5%.
Para el rectificador dePara el rectificador de onda-completaonda-completa se tiene lo siguiente. Lase tiene lo siguiente. La
potencia total en los diodos espotencia total en los diodos es
,,
entonces,entonces,
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 996 6 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
La eficacia de rectificación para onda completa esLa eficacia de rectificación para onda completa es
FuenFuentes de Voltaje DC con Filttes de Voltaje DC con Filtro C [No Reguro C [No Reguladas]ladas].- El factor de rizado.- El factor de rizado
de un circuito rectificadde un circuito rectificad or es bastante alto. Un filtro para la fuenteor es bastante alto. Un filtro para la fuente
de polarización reduce las componentes alternas. Un circuito filtrode polarización reduce las componentes alternas. Un circuito filtro
ininpara fuente de polarización típico se muestra, en l a fig. 2.3.para fuente de polarización típico se muestra, en l a fig. 2.3. V V eses
LLel voltaje de salida del rectificador yel voltaje de salida del rectificador y V V es el voltaje de salida deles el voltaje de salida del
filtro. filtro. Las caracteLas característirísticas del filtcas del filtro deben ser tales ro deben ser tales que la que la componentecomponente
inincontinua decontinua de V V no se vea afectada por el filtro, mientras que lasno se vea afectada por el filtro, mientras que las
inincomponentes alternas decomponentes alternas de V V sean atenuadas por él.sean atenuadas por él.
Los elementos en serie del filtro deben presentar u na impedanciaLos elementos en serie del filtro deben presentar u na impedancia
alta a las componentes alternas, mientras que los e lementos en paraleloalta a las componentes alternas, mientras que los e lementos en paralelo
deben presentar una impedancia baja a estas compone ntes. Para lasdeben presentar una impedancia baja a estas compone ntes. Para las
componentes continuas debe verificarse lo contrario .componentes continuas debe verificarse lo contrario .
Filtro con Capacitor de EntradaFiltro con Capacitor de Entrada.- La fig. .- La fig. 2.4 muestra un circuito que2.4 muestra un circuito que
incluye un rectificador de media onda y incluye un rectificador de media onda y un filtro con capacitor. Elun filtro con capacitor. El
funcionamiefuncionamiento de este tipo de filtro se nto de este tipo de filtro se basa en el hecho de que elbasa en el hecho de que el
capacitor almacena energía duracapacitor almacena energía dura nte el tiempo en que el diodo conducente el tiempo en que el diodo conduce
y en que entrega esta energía a la carga, durante e l tiempo en quey en que entrega esta energía a la carga, durante e l tiempo en que
el diodo no condel diodo no cond uce. De esta forma, se prolonga el tiempo durante e luce. De esta forma, se prolonga el tiempo durante e l
cual circula corriente por la carga y disminuye not ablemente el rizado.cual circula corriente por la carga y disminuye not ablemente el rizado.
FIGURA 2.3FIGURA 2.3
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
La eficacia de rectificación para onda completa esLa eficacia de rectificación para onda completa es
FuenFuentes de Voltaje DC con Filttes de Voltaje DC con Filtro C [No Reguro C [No Reguladas]ladas].- El factor de rizado.- El factor de rizado
de un circuito rectificadde un circuito rectificad or es bastante alto. Un filtro para la fuenteor es bastante alto. Un filtro para la fuente
de polarización reduce las componentes alternas. Un circuito filtrode polarización reduce las componentes alternas. Un circuito filtro
ininpara fuente de polarización típico se muestra, en l a fig. 2.3.para fuente de polarización típico se muestra, en l a fig. 2.3. V V eses
LLel voltaje de salida del rectificador yel voltaje de salida del rectificador y V V es el voltaje de salida deles el voltaje de salida del
filtro. filtro. Las caracteLas característirísticas del filtcas del filtro deben ser tales ro deben ser tales que la que la componentecomponente
inincontinua decontinua de V V no se vea afectada por el filtro, mientras que lasno se vea afectada por el filtro, mientras que las
inincomponentes alternas decomponentes alternas de V V sean atenuadas por él.sean atenuadas por él.
Los elementos en serie del filtro deben presentar u na impedanciaLos elementos en serie del filtro deben presentar u na impedancia
alta a las componentes alternas, mientras que los e lementos en paraleloalta a las componentes alternas, mientras que los e lementos en paralelo
deben presentar una impedancia baja a estas compone ntes. Para lasdeben presentar una impedancia baja a estas compone ntes. Para las
componentes continuas debe verificarse lo contrario .componentes continuas debe verificarse lo contrario .
Filtro con Capacitor de EntradaFiltro con Capacitor de Entrada.- La fig. .- La fig. 2.4 muestra un circuito que2.4 muestra un circuito que
incluye un rectificador de media onda y incluye un rectificador de media onda y un filtro con capacitor. Elun filtro con capacitor. El
funcionamiefuncionamiento de este tipo de filtro se nto de este tipo de filtro se basa en el hecho de que elbasa en el hecho de que el
capacitor almacena energía duracapacitor almacena energía dura nte el tiempo en que el diodo conducente el tiempo en que el diodo conduce
y en que entrega esta energía a la carga, durante e l tiempo en quey en que entrega esta energía a la carga, durante e l tiempo en que
el diodo no condel diodo no cond uce. De esta forma, se prolonga el tiempo durante e luce. De esta forma, se prolonga el tiempo durante e l
cual circula corriente por la carga y disminuye not ablemente el rizado.cual circula corriente por la carga y disminuye not ablemente el rizado.
FIGURA 2.3FIGURA 2.3
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CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
L L Filtro C para el Rectificador de Media-OndaFiltro C para el Rectificador de Media-Onda .- Cuando.- Cuando R R ýý44[salida en[salida en
circuito abierto (en vacío)], el capacitor se carga hasta el valorcircuito abierto (en vacío)], el capacitor se carga hasta el valor
pico de la señal de entrada al filtro y se mantiene en este valor yapico de la señal de entrada al filtro y se mantiene en este valor ya
que no hay ningún camino por que no hay ningún camino por el que pueda descargarse, fig. 2.5. Enel que pueda descargarse, fig. 2.5. En
consecuencia, la acción del consecuencia, la acción del filtfiltro es perfecta y el voltaje del capacitorro es perfecta y el voltaje del capacitor
C C m m V V permanece constantpermanece constant e e e e igual aigual a V V ..
L L CuandoCuandoR R 44[valor finito]. Inicialmente el capacitor también s e[valor finito]. Inicialmente el capacitor también s e
carga al valor picarga al valor pico de la seco de la señal de entrada al filtro, pero poñal de entrada al filtro, pero po steriormen-steriormen-
LLte, cuando el diodo deja de conducir, se descarga a través dete, cuando el diodo deja de conducir, se descarga a través deRR, puesto, puesto
que el diodo se polariza inversamente e impide el p aso de corrienteque el diodo se polariza inversamente e impide el p aso de corriente
en sentido negativo.en sentido negativo.
El diodo conduEl diodo conduce [cargando ce [cargando al capal capacitor] mientracitor] mientras el voltaje de entras el voltaje de entradaada
11 22es mayor que el del capacitor, es decir entrees mayor que el del capacitor, es decir entre ööyyöö, fig. 2.6. Y deja, fig. 2.6. Y deja
de conducir mientras el voltaje de entrada sea meno r que el voltajede conducir mientras el voltaje de entrada sea meno r que el voltaje
LLen el capacitor, produciéndose la descaren el capacitor, produciéndose la descar ga de éste a ga de éste a través detravés de RR; esto; esto
22 11sucede entresucede entre ööy 2y 2ðð++öö, en el gráfico. En la fig. 2.6 se observa, en el gráfico. En la fig. 2.6 se observa
OO LL CCque que el vel voltaoltaje en lje en la carga carga [V a [V = V = V = V= V] pu] puede ede exprexpresaresarse pse por mor medioedio
FIGURA 2.4FIGURA 2.4
FIGURA 2.5FIGURA 2.5
FIGURA 2.6FIGURA 2.6
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
L L Filtro C para el Rectificador de Media-OndaFiltro C para el Rectificador de Media-Onda .- Cuando.- Cuando R R ýý44[salida en[salida en
circuito abierto (en vacío)], el capacitor se carga hasta el valorcircuito abierto (en vacío)], el capacitor se carga hasta el valor
pico de la señal de entrada al filtro y se mantiene en este valor yapico de la señal de entrada al filtro y se mantiene en este valor ya
que no hay ningún camino por que no hay ningún camino por el que pueda descargarse, fig. 2.5. Enel que pueda descargarse, fig. 2.5. En
consecuencia, la acción del consecuencia, la acción del filtfiltro es perfecta y el voltaje del capacitorro es perfecta y el voltaje del capacitor
C C m m V V permanece constantpermanece constant e e e e igual aigual a V V ..
L L CuandoCuandoR R 44[valor finito]. Inicialmente el capacitor también s e[valor finito]. Inicialmente el capacitor también s e
carga al valor picarga al valor pico de la seco de la señal de entrada al filtro, pero poñal de entrada al filtro, pero po steriormen-steriormen-
LLte, cuando el diodo deja de conducir, se descarga a través dete, cuando el diodo deja de conducir, se descarga a través deRR, puesto, puesto
que el diodo se polariza inversamente e impide el p aso de corrienteque el diodo se polariza inversamente e impide el p aso de corriente
en sentido negativo.en sentido negativo.
El diodo conduEl diodo conduce [cargando ce [cargando al capal capacitor] mientracitor] mientras el voltaje de entras el voltaje de entradaada
11 22es mayor que el del capacitor, es decir entrees mayor que el del capacitor, es decir entre ööyyöö, fig. 2.6. Y deja, fig. 2.6. Y deja
de conducir mientras el voltaje de entrada sea meno r que el voltajede conducir mientras el voltaje de entrada sea meno r que el voltaje
LLen el capacitor, produciéndose la descaren el capacitor, produciéndose la descar ga de éste a ga de éste a través detravés de RR; esto; esto
22 11sucede entresucede entre ööy 2y 2ðð++öö, en el gráfico. En la fig. 2.6 se observa, en el gráfico. En la fig. 2.6 se observa
OO LL CCque que el vel voltaoltaje en lje en la carga carga [V a [V = V = V = V= V] pu] puede ede exprexpresaresarse pse por mor medioedio
FIGURA 2.4FIGURA 2.4
FIGURA 2.5FIGURA 2.5
FIGURA 2.6FIGURA 2.6
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CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
de la siguiente ecuación.de la siguiente ecuación.
Esta onda se repite periódicamente.Esta onda se repite periódicamente.
Como se observa en la fig. 2.7, en el circuito hay tres corComo se observa en la fig. 2.7, en el circuito hay tres corrientes:rientes:
d d C C llii,,ii,,ii..
Corriente en la cargaCorriente en la carga
Corriente en el capacitorCorriente en el capacitor
Corriente en el diodoCorriente en el diodo
LLCorriente en la Carga RCorriente en la Carga R.- Puesto que la carga es .- Puesto que la carga es puramente resispuramente resis tiva, lativa, la
LLcorrientecorriente iitiene la misma forma de onda que el voltaje de carg a.tiene la misma forma de onda que el voltaje de carg a.
Entonces, la ecuación de la corriente de carga seráEntonces, la ecuación de la corriente de carga será
La fig. 2.8 muestra la forma de onda de la corrient e en la carga.La fig. 2.8 muestra la forma de onda de la corrient e en la carga.
FIGURA 2.7FIGURA 2.7
FIGURA 2.8FIGURA 2.8
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
de la siguiente ecuación.de la siguiente ecuación.
Esta onda se repite periódicamente.Esta onda se repite periódicamente.
Como se observa en la fig. 2.7, en el circuito hay tres corComo se observa en la fig. 2.7, en el circuito hay tres corrientes:rientes:
d d C C llii,,ii,,ii..
Corriente en la cargaCorriente en la carga
Corriente en el capacitorCorriente en el capacitor
Corriente en el diodoCorriente en el diodo
LLCorriente en la Carga RCorriente en la Carga R.- Puesto que la carga es .- Puesto que la carga es puramente resispuramente resis tiva, lativa, la
LLcorrientecorriente iitiene la misma forma de onda que el voltaje de carg a.tiene la misma forma de onda que el voltaje de carg a.
Entonces, la ecuación de la corriente de carga seráEntonces, la ecuación de la corriente de carga será
La fig. 2.8 muestra la forma de onda de la corrient e en la carga.La fig. 2.8 muestra la forma de onda de la corrient e en la carga.
FIGURA 2.7FIGURA 2.7
FIGURA 2.8FIGURA 2.8
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 999 9 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Corriente en el Capacitor Corriente en el Capacitor ::
CC LLCorriente en el DiodoCorriente en el Diodo[[I I + + II]]
De la ecuación anterior se De la ecuación anterior se deduce que la corriente máxima que circularádeduce que la corriente máxima que circulará
11por el diodo, que ocurre cuandopor el diodo, que ocurre cuando ùùt =t =öö, [fig. 2.10], está dada por, [fig. 2.10], está dada por
(1)(1)
FIGURA 2.9FIGURA 2.9
FIGURA 2.10FIGURA 2.10
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Corriente en el Capacitor Corriente en el Capacitor ::
CC LLCorriente en el DiodoCorriente en el Diodo[[I I + + II]]
De la ecuación anterior se De la ecuación anterior se deduce que la corriente máxima que circularádeduce que la corriente máxima que circulará
11por el diodo, que ocurre cuandopor el diodo, que ocurre cuando ùùt =t =öö, [fig. 2.10], está dada por, [fig. 2.10], está dada por
(1)(1)
FIGURA 2.9FIGURA 2.9
FIGURA 2.10FIGURA 2.10
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11000 0 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
La fig. 2.11 muestra en La fig. 2.11 muestra en un solo gráfico las tres corrientes junun solo gráfico las tres corrientes jun tas.tas.
Cálculo de la Componente DC en la CargaCálculo de la Componente DC en la Carga .- Para este propósito, la .- Para este propósito, la curvacurva
LLreal dereal deV V , se aproxima a una onda diente de sierra con perío do T, como, se aproxima a una onda diente de sierra con perío do T, como
se muestra en la fig. 2.12. De ella se deduce quese muestra en la fig. 2.12. De ella se deduce que
(2)(2)
r r DondeDondeV V es el voltaje de rizado pico-a-pico. Se sabe quees el voltaje de rizado pico-a-pico. Se sabe que
CC CC C C CCQ Q = C= CxxV V y y tatambmbiéién n Q Q = = ttxxII
al igualar estas ecuaciones se tiene queal igualar estas ecuaciones se tiene que
C C CCCCxxV V = t= txxII
De la onda aproximada se deduce queDe la onda aproximada se deduce que
CC rrV V = = VV[[vvoollttaajje e dde e ddeessccaarrgga a ddeel l ccaappaacciittoorr]]
FIGURA 2.11FIGURA 2.11
FIGURA 2.12FIGURA 2.12
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
La fig. 2.11 muestra en La fig. 2.11 muestra en un solo gráfico las tres corrientes junun solo gráfico las tres corrientes jun tas.tas.
Cálculo de la Componente DC en la CargaCálculo de la Componente DC en la Carga .- Para este propósito, la .- Para este propósito, la curvacurva
LLreal dereal deV V , se aproxima a una onda diente de sierra con perío do T, como, se aproxima a una onda diente de sierra con perío do T, como
se muestra en la fig. 2.12. De ella se deduce quese muestra en la fig. 2.12. De ella se deduce que
(2)(2)
r r DondeDondeV V es el voltaje de rizado pico-a-pico. Se sabe quees el voltaje de rizado pico-a-pico. Se sabe que
CC CC C C CCQ Q = C= CxxV V y y tatambmbiéién n Q Q = = ttxxII
al igualar estas ecuaciones se tiene queal igualar estas ecuaciones se tiene que
C C CCCCxxV V = t= txxII
De la onda aproximada se deduce queDe la onda aproximada se deduce que
CC rrV V = = VV[[vvoollttaajje e dde e ddeessccaarrgga a ddeel l ccaappaacciittoorr]]
FIGURA 2.11FIGURA 2.11
FIGURA 2.12FIGURA 2.12
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11001 1 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
CC DDCC,,LLI I = I= I LL[Corriente d[Corriente de descarga de descarga del capacitoel capacitor a través dr a través de Re R]]
t t = = T T [Tiempo [Tiempo durante durante el el cual cual se se descarga descarga el el capacitor]capacitor]
Por tantoPor tanto
Debido Debido a a que que , , se se tiene tiene queque
(3)(3)
Que al reemplazar en la ec. (2), daQue al reemplazar en la ec. (2), da
(4)(4)
de de modo modo que que (5)(5)
El valor RMS para una onda diente de sierra está da do porEl valor RMS para una onda diente de sierra está da do por
(6) de aquí, se obtiene(6) de aquí, se obtiene
(7)(7)
RRMMSS,,LLDDCC,,LLPuesto que el factor de Puesto que el factor de rizado se define comorizado se define como ãã= = VV//VV, , dde e ((77)),,
para el rectificador de media onda con filtro C se tienepara el rectificador de media onda con filtro C se tiene
(8)(8)
Cálculo de la Corriente Pico en el DiodoCálculo de la Corriente Pico en el Diodo.- Para calcular la corriente.- Para calcular la corriente
11pico del diodo, se debe determpico del diodo, se debe determ inar el valor deinar el valor de öö, que puede obtenerse, que puede obtenerse
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
CC DDCC,,LLI I = I= I LL[Corriente d[Corriente de descarga de descarga del capacitoel capacitor a través dr a través de Re R]]
t t = = T T [Tiempo [Tiempo durante durante el el cual cual se se descarga descarga el el capacitor]capacitor]
Por tantoPor tanto
Debido Debido a a que que , , se se tiene tiene queque
(3)(3)
Que al reemplazar en la ec. (2), daQue al reemplazar en la ec. (2), da
(4)(4)
de de modo modo que que (5)(5)
El valor RMS para una onda diente de sierra está da do porEl valor RMS para una onda diente de sierra está da do por
(6) de aquí, se obtiene(6) de aquí, se obtiene
(7)(7)
RRMMSS,,LLDDCC,,LLPuesto que el factor de Puesto que el factor de rizado se define comorizado se define como ãã= = VV//VV, , dde e ((77)),,
para el rectificador de media onda con filtro C se tienepara el rectificador de media onda con filtro C se tiene
(8)(8)
Cálculo de la Corriente Pico en el DiodoCálculo de la Corriente Pico en el Diodo.- Para calcular la corriente.- Para calcular la corriente
11pico del diodo, se debe determpico del diodo, se debe determ inar el valor deinar el valor de öö, que puede obtenerse, que puede obtenerse
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11002 2 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
de forma aproximada, suponde forma aproximada, supon iendo que el diodo empieza a conducir cuandoiendo que el diodo empieza a conducir cuando
LL 11 m m r r V V <<ùùt=t=öö> => =V V - V - V ..
LL 11 m m 11 mm rrEnEntotoncnceses, V, V<<ùùt=t=öö> > = = VVsseennöö= = V V - - V V ((99))
Al reemplazar la ec. (5) en la ec. Al reemplazar la ec. (5) en la ec. (3) se tiene(3) se tiene
(10)(10)
r r Sustituyendo el valor deSustituyendo el valor de V V en la ec. (9) y despejando se tieneen la ec. (9) y despejando se tiene
(11)(11)
11Una vez determinadoUna vez determinado öö, se reemplaza en la ec. (1) para determinar, se reemplaza en la ec. (1) para determinar
LLla corriente pico en el diodo. Si se aumenta el val or dela corriente pico en el diodo. Si se aumenta el val or deR R Cf Cf , el valor, el valor
DDCC,,L L m m dedeV V se aproxima más ase aproxima más a V V , el fact, el factor de rizor de rizado disminado disminuye y la uye y la corrientecorriente
pico en el diodo aumenta. Un resumen de las ecuacio nes para elpico en el diodo aumenta. Un resumen de las ecuacio nes para el
rectificador de media-onda con filtro C se muestra en la siguienterectificador de media-onda con filtro C se muestra en la siguiente
tabla.tabla.
[Para calculadora][Para calculadora]
EjemploEjemplo.- Un rectificador de media onda con filtro con cap acitor tiene.- Un rectificador de media onda con filtro con cap acitor tiene
los siguientes parámetroslos siguientes parámetros : transformador con una relación de espiras: transformador con una relación de espiras
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
de forma aproximada, suponde forma aproximada, supon iendo que el diodo empieza a conducir cuandoiendo que el diodo empieza a conducir cuando
LL 11 m m r r V V <<ùùt=t=öö> => =V V - V - V ..
LL 11 m m 11 mm rrEnEntotoncnceses, V, V<<ùùt=t=öö> > = = VVsseennöö= = V V - - V V ((99))
Al reemplazar la ec. (5) en la ec. Al reemplazar la ec. (5) en la ec. (3) se tiene(3) se tiene
(10)(10)
r r Sustituyendo el valor deSustituyendo el valor de V V en la ec. (9) y despejando se tieneen la ec. (9) y despejando se tiene
(11)(11)
11Una vez determinadoUna vez determinado öö, se reemplaza en la ec. (1) para determinar, se reemplaza en la ec. (1) para determinar
LLla corriente pico en el diodo. Si se aumenta el val or dela corriente pico en el diodo. Si se aumenta el val or deR R Cf Cf , el valor, el valor
DDCC,,L L m m dedeV V se aproxima más ase aproxima más a V V , el fact, el factor de rizor de rizado disminado disminuye y la uye y la corrientecorriente
pico en el diodo aumenta. Un resumen de las ecuacio nes para elpico en el diodo aumenta. Un resumen de las ecuacio nes para el
rectificador de media-onda con filtro C se muestra en la siguienterectificador de media-onda con filtro C se muestra en la siguiente
tabla.tabla.
[Para calculadora][Para calculadora]
EjemploEjemplo.- Un rectificador de media onda con filtro con cap acitor tiene.- Un rectificador de media onda con filtro con cap acitor tiene
los siguientes parámetroslos siguientes parámetros : transformador con una relación de espiras: transformador con una relación de espiras
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11003 3 --
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1 1 2 2 LLiinn RMSRMS LLN N :N :N = 13:1,= 13:1, V V =120V=120V f f = 60Hz,= 60Hz, RR= 330= 330ÙÙ,,C C = 680= 680ììF. DeterminarF. Determinar
DDCC,,L L DDCC,,LL 11 MM,,D D r r 22V V ;;I I ;;ãã;;öö,,I I ,,V V yyöö..
SoluciónSolución::
PSPSV V ==
mmV V = 15,= 15,99V - 99V - 0,6V 0,6V = 15,= 15,39V39V
Entonces,Entonces,
, es decir,, es decir,
, por tanto,, por tanto,
,,
,,
22Para propósitos prácticos, puede considerarsPara propósitos prácticos, puede considerars e quee queöö..90°. Por tanto,90°. Por tanto,
22en la mayoría de aplicaciones no es necesario el cá lculo deen la mayoría de aplicaciones no es necesario el cá lculo de öö..
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1 1 2 2 LLiinn RMSRMS LLN N :N :N = 13:1,= 13:1, V V =120V=120V f f = 60Hz,= 60Hz, RR= 330= 330ÙÙ,,C C = 680= 680ììF. DeterminarF. Determinar
DDCC,,L L DDCC,,LL 11 MM,,D D r r 22V V ;;I I ;;ãã;;öö,,I I ,,V V yyöö..
SoluciónSolución::
PSPSV V ==
mmV V = 15,= 15,99V - 99V - 0,6V 0,6V = 15,= 15,39V39V
Entonces,Entonces,
, es decir,, es decir,
, por tanto,, por tanto,
,,
,,
22Para propósitos prácticos, puede considerarsPara propósitos prácticos, puede considerars e quee queöö..90°. Por tanto,90°. Por tanto,
22en la mayoría de aplicaciones no es necesario el cá lculo deen la mayoría de aplicaciones no es necesario el cá lculo de öö..
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PS PS RMSRMS LLSi:Si:V V = 6= 6,,33V V [[1111,,66VV; 16; 16,2,2V]V],,f f = 60Hz,= 60Hz, RR= 820= 820ÙÙ[250[250ÙÙ; 100; 100ÙÙ],],
DDCC,,L L DDCC,,LL 11 MM,,D D r r 22C C = 470= 470ììF [750F [750ììF; 1200F; 1200ììF]. DeterminarF]. Determinar V V ;;I I ;;ãã;;öö,,I I ,,V V yyöö..
Rectificador de Onda CompletaRectificador de Onda Completa .- Los resultados son similares a los.- Los resultados son similares a los
del rectificador de media onda. El voltaje más apro ximado a la del rectificador de media onda. El voltaje más apro ximado a la salidasalida
del filtro para el rectificaddel filtro para el rectificad or de onda completor de onda complet a se muestra en la fig.a se muestra en la fig.
2.13, el período es la mitad del 2.13, el período es la mitad del de la señal de la de la señal de la red. Es decir, alred. Es decir, al
rectifirectificador de ondcador de onda completa completa se le pueden aplia se le pueden aplicar lacar las misms mismas reas relacioneslaciones
que para el rectificador de media onda si se sustit uyeque para el rectificador de media onda si se sustit uyef f porpor2f 2f ..
11La corriente pico del diodo se La corriente pico del diodo se halla, de nuevo, sustituyendohalla, de nuevo, sustituyendo ööenen
M,DM,D(1). (1). Para Para el cáel cálcullculo de o de II, par, para el ra el rectiectificaficador ddor de onde onda coma completpleta cona con
filtro capacitivo, se debe filtro capacitivo, se debe considerarconsiderar ùù= = 22ððxx60Hz60Hz, por cuanto el período, por cuanto el período
de conducción de los diodos es 60Hz y no 120Hz.de conducción de los diodos es 60Hz y no 120Hz.
(12),(12),
(13),(13),
(14),(14),
(15),(15),
(16)(16)
EjemploEjemplo.- Un rectificador de onda completa, tipo puente, c on filtro.- Un rectificador de onda completa, tipo puente, c on filtro
con capacitor tiene los siguientes parámetroscon capacitor tiene los siguientes parámetros : transformador con una: transformador con una
1 1 2 2 LLiinn RMSRMS LLrelación de espirasrelación de espiras N N :N :N = 13:1,= 13:1, V V =120V=120V f f = 60Hz,= 60Hz, RR= 330= 330ÙÙ,,C C
DDCC,,L L DDCC,,LL 11 MM,,D D r r 22= 680= 680ììF. DeterminarF. Determinar V V ;;I I ;;ãã;;öö,,I I ,,V V yyöö..
FIGURA 2.13FIGURA 2.13
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
PS PS RMSRMS LLSi:Si:V V = 6= 6,,33V V [[1111,,66VV; 16; 16,2,2V]V],,f f = 60Hz,= 60Hz, RR= 820= 820ÙÙ[250[250ÙÙ; 100; 100ÙÙ],],
DDCC,,L L DDCC,,LL 11 MM,,D D r r 22C C = 470= 470ììF [750F [750ììF; 1200F; 1200ììF]. DeterminarF]. Determinar V V ;;I I ;;ãã;;öö,,I I ,,V V yyöö..
Rectificador de Onda CompletaRectificador de Onda Completa .- Los resultados son similares a los.- Los resultados son similares a los
del rectificador de media onda. El voltaje más apro ximado a la del rectificador de media onda. El voltaje más apro ximado a la salidasalida
del filtro para el rectificaddel filtro para el rectificad or de onda completor de onda complet a se muestra en la fig.a se muestra en la fig.
2.13, el período es la mitad del 2.13, el período es la mitad del de la señal de la de la señal de la red. Es decir, alred. Es decir, al
rectifirectificador de ondcador de onda completa completa se le pueden aplia se le pueden aplicar lacar las misms mismas reas relacioneslaciones
que para el rectificador de media onda si se sustit uyeque para el rectificador de media onda si se sustit uyef f porpor2f 2f ..
11La corriente pico del diodo se La corriente pico del diodo se halla, de nuevo, sustituyendohalla, de nuevo, sustituyendo ööenen
M,DM,D(1). (1). Para Para el cáel cálcullculo de o de II, par, para el ra el rectiectificaficador ddor de onde onda coma completpleta cona con
filtro capacitivo, se debe filtro capacitivo, se debe considerarconsiderar ùù= = 22ððxx60Hz60Hz, por cuanto el período, por cuanto el período
de conducción de los diodos es 60Hz y no 120Hz.de conducción de los diodos es 60Hz y no 120Hz.
(12),(12),
(13),(13),
(14),(14),
(15),(15),
(16)(16)
EjemploEjemplo.- Un rectificador de onda completa, tipo puente, c on filtro.- Un rectificador de onda completa, tipo puente, c on filtro
con capacitor tiene los siguientes parámetroscon capacitor tiene los siguientes parámetros : transformador con una: transformador con una
1 1 2 2 LLiinn RMSRMS LLrelación de espirasrelación de espiras N N :N :N = 13:1,= 13:1, V V =120V=120V f f = 60Hz,= 60Hz, RR= 330= 330ÙÙ,,C C
DDCC,,L L DDCC,,LL 11 MM,,D D r r 22= 680= 680ììF. DeterminarF. Determinar V V ;;I I ;;ãã;;öö,,I I ,,V V yyöö..
FIGURA 2.13FIGURA 2.13
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SoluciónSolución::
PSPSV V ==
mmV V = 15,= 15,99V - 99V - 1,2V 1,2V = 14,= 14,79V79V
Entonces,Entonces,
, es decir,, es decir,
, , por por tanto,tanto,
,,
,,
Fácilmente puede verse que la respuesta mejora nota blemente cuandoFácilmente puede verse que la respuesta mejora nota blemente cuando
se utiliza un rectificador de onda completa y filtr o capacitivo; sinse utiliza un rectificador de onda completa y filtr o capacitivo; sin
22embrago, el ánguloembrago, el ángulo öö, es igual , es igual al anteriormente calculado.al anteriormente calculado.
PS PS RMSRMS LLSi:Si:V V = 6= 6,3,3V V [[1111,6,6V; V; 116,6,2V2V],],f f = 60Hz,= 60Hz,RR= 820= 820ÙÙ
[250[250ÙÙ; 100; 100ÙÙ],],C C = 470= 470ììF [750F [750ììF; 1200F; 1200ììF]. DeterminarF]. Determinar
DDCC,,L L DDCC,,LL 11 MM,,D D r r 22V V ;;I I ;;ãã;;öö,,I I ,,V V yyöö..
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SoluciónSolución::
PSPSV V ==
mmV V = 15,= 15,99V - 99V - 1,2V 1,2V = 14,= 14,79V79V
Entonces,Entonces,
, es decir,, es decir,
, , por por tanto,tanto,
,,
,,
Fácilmente puede verse que la respuesta mejora nota blemente cuandoFácilmente puede verse que la respuesta mejora nota blemente cuando
se utiliza un rectificador de onda completa y filtr o capacitivo; sinse utiliza un rectificador de onda completa y filtr o capacitivo; sin
22embrago, el ánguloembrago, el ángulo öö, es igual , es igual al anteriormente calculado.al anteriormente calculado.
PS PS RMSRMS LLSi:Si:V V = 6= 6,3,3V V [[1111,6,6V; V; 116,6,2V2V],],f f = 60Hz,= 60Hz,RR= 820= 820ÙÙ
[250[250ÙÙ; 100; 100ÙÙ],],C C = 470= 470ììF [750F [750ììF; 1200F; 1200ììF]. DeterminarF]. Determinar
DDCC,,L L DDCC,,LL 11 MM,,D D r r 22V V ;;I I ;;ãã;;öö,,I I ,,V V yyöö..
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Diseño de Fuentes de Voltaje DC Diseño de Fuentes de Voltaje DC no Reguladasno Reguladas.- Cuando se diseña una fuente.- Cuando se diseña una fuente
de polarización (fuente de voltaje DC), generalment ede polarización (fuente de voltaje DC), generalment e, se especifican, se especifican
DDCC,,LLDDCC,,LLLL mmlos valores delos valores de VV, , II, , RRyyãã,,y se calculan los valores dey se calculan los valores de VVyyCC. Esto. Esto
puede hacerse para el rectificador de media onda re solviendopuede hacerse para el rectificador de media onda re solviendo
simultáneamente (5) y (8). De dondesimultáneamente (5) y (8). De donde
Si en (17) se utiliza el signo mayor que, se debe e mplear el valorSi en (17) se utiliza el signo mayor que, se debe e mplear el valor
real dereal deããen (18). [Si se especifica el valor en que se en (18). [Si se especifica el valor en que se permite variarpermite variar
DDCC,,L L DDCC,,LLaaV V cuandocuandoI I varía entre límites dados, (4) puede especificar envaría entre límites dados, (4) puede especificar en
realidad el valor mínimo de C]. realidad el valor mínimo de C]. Para el rectificador de onda completa,Para el rectificador de onda completa,
las ecuaciones de diseño sonlas ecuaciones de diseño son
y se utiliza (19) para determinar el valor mínimo d ey se utiliza (19) para determinar el valor mínimo d eC C si se especificasi se especifica
la regulación de voltaje. Obsérvese que el valor dela regulación de voltaje. Obsérvese que el valor de C C que se requiereque se requiere
cuando se utiliza el rectificador de onda completa sólo es la mitadcuando se utiliza el rectificador de onda completa sólo es la mitad
del requdel requerido en el rectificador de mederido en el rectificador de med ia onda. Los valoria onda. Los valores dees deC C oscilanoscilan
entre 10entre 10ììF y varios cientos deF y varios cientos de ììF. Generalmente se emplean capacitoresF. Generalmente se emplean capacitores
electrolíticos.electrolíticos.
EN ESTE ANÁLISIEN ESTE ANÁLISIS SE HA DESPRECIADO LA CAÍDA S SE HA DESPRECIADO LA CAÍDA DE VOLTAJEDE VOLTAJE
EN LA RESISTENCIA DIRECTA DEL DIODO. EL EFECTO PRIN CIPALEN LA RESISTENCIA DIRECTA DEL DIODO. EL EFECTO PRIN CIPAL
D C , LD C , LD E ED E ES TS TA C AA C AÍÍD A D E VD A D E VO L TO L TA J E A J E E S RE S RE D UE D UC IC IR E L R E L V AV AL O R L O R D E VD E V..
Ejemplo de DiseñoEjemplo de Diseño.- Diseñ.- Diseñar una ar una fuente fuente de polarde polarizaciización [fueón [fuente de voltajente de voltaje
DC] utilizando un rectificadDC] utilizando un rectificad or de onda or de onda completa tipo toma central ycompleta tipo toma central y
DDCC,,LL DDCC,,LLfilfiltro tro C, C, que que satsatisfisfaga aga las las sigsiguieuiententes cos condindiciocionesnes: V : V = 15= 15V; IV; I
LL mm= 200mA y= 200mA yãã= 5%. Determinar los = 5%. Determinar los valores de valores de VV, C. ¿Cuál , C. ¿Cuál es la corres la corrienteiente
pico de los diodos? Asumir diodos de silicio.pico de los diodos? Asumir diodos de silicio.
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Diseño de Fuentes de Voltaje DC Diseño de Fuentes de Voltaje DC no Reguladasno Reguladas.- Cuando se diseña una fuente.- Cuando se diseña una fuente
de polarización (fuente de voltaje DC), generalment ede polarización (fuente de voltaje DC), generalment e, se especifican, se especifican
DDCC,,LLDDCC,,LLLL mmlos valores delos valores de VV, , II, , RRyyãã,,y se calculan los valores dey se calculan los valores de VVyyCC. Esto. Esto
puede hacerse para el rectificador de media onda re solviendopuede hacerse para el rectificador de media onda re solviendo
simultáneamente (5) y (8). De dondesimultáneamente (5) y (8). De donde
Si en (17) se utiliza el signo mayor que, se debe e mplear el valorSi en (17) se utiliza el signo mayor que, se debe e mplear el valor
real dereal deããen (18). [Si se especifica el valor en que se en (18). [Si se especifica el valor en que se permite variarpermite variar
DDCC,,L L DDCC,,LLaaV V cuandocuandoI I varía entre límites dados, (4) puede especificar envaría entre límites dados, (4) puede especificar en
realidad el valor mínimo de C]. realidad el valor mínimo de C]. Para el rectificador de onda completa,Para el rectificador de onda completa,
las ecuaciones de diseño sonlas ecuaciones de diseño son
y se utiliza (19) para determinar el valor mínimo d ey se utiliza (19) para determinar el valor mínimo d eC C si se especificasi se especifica
la regulación de voltaje. Obsérvese que el valor dela regulación de voltaje. Obsérvese que el valor de C C que se requiereque se requiere
cuando se utiliza el rectificador de onda completa sólo es la mitadcuando se utiliza el rectificador de onda completa sólo es la mitad
del requdel requerido en el rectificador de mederido en el rectificador de med ia onda. Los valoria onda. Los valores dees deC C oscilanoscilan
entre 10entre 10ììF y varios cientos deF y varios cientos de ììF. Generalmente se emplean capacitoresF. Generalmente se emplean capacitores
electrolíticos.electrolíticos.
EN ESTE ANÁLISIEN ESTE ANÁLISIS SE HA DESPRECIADO LA CAÍDA S SE HA DESPRECIADO LA CAÍDA DE VOLTAJEDE VOLTAJE
EN LA RESISTENCIA DIRECTA DEL DIODO. EL EFECTO PRIN CIPALEN LA RESISTENCIA DIRECTA DEL DIODO. EL EFECTO PRIN CIPAL
D C , LD C , LD E ED E ES TS TA C AA C AÍÍD A D E VD A D E VO L TO L TA J E A J E E S RE S RE D UE D UC IC IR E L R E L V AV AL O R L O R D E VD E V..
Ejemplo de DiseñoEjemplo de Diseño.- Diseñ.- Diseñar una ar una fuente fuente de polarde polarizaciización [fueón [fuente de voltajente de voltaje
DC] utilizando un rectificadDC] utilizando un rectificad or de onda or de onda completa tipo toma central ycompleta tipo toma central y
DDCC,,LL DDCC,,LLfilfiltro tro C, C, que que satsatisfisfaga aga las las sigsiguieuiententes cos condindiciocionesnes: V : V = 15= 15V; IV; I
LL mm= 200mA y= 200mA yãã= 5%. Determinar los = 5%. Determinar los valores de valores de VV, C. ¿Cuál , C. ¿Cuál es la corres la corrienteiente
pico de los diodos? Asumir diodos de silicio.pico de los diodos? Asumir diodos de silicio.
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LLDe los daDe los datos se tietos se tiene que R ne que R = 15V/2= 15V/200mA = 7500mA = 75ÙÙ
Se Se sabe sabe que que , , por por tanto,tanto,
,,
entoncesentonces
, de ahí que, de ahí que
M,DM,Dde de mmododo o qque ue I I = = 22,4,48A 8A VPVPII..33,8V33,8V
[10,6/1][10,6/1]
DDCC,,LL DDCC,,LL DDCC,,LL DDCC,,LL DDCC,,LLV V = = 99VV, , I I = = 220000mmAA,,ãã= = 77,,55%%; ; V V = = 66VV, , I I = = 115500mmAA,,ãã= 5%; V= 5%; V
DDCC,,LL mm= = 1122VV, , I I = = 225500mmAA,,ãã= 8%; det= 8%; determinar: Verminar: V, C y la , C y la corriente mcorriente máximaáxima
en los diodos.en los diodos.
El Diodo Zéner El Diodo Zéner .- La mayor área de aplicación de los diodos zéner.- La mayor área de aplicación de los diodos zéner
es la regulación de voltaje en fuentes DC. En esta sección, se veráes la regulación de voltaje en fuentes DC. En esta sección, se verá
cómo el zéner mantiene aproximadamente constante el voltaje DC bajocómo el zéner mantiene aproximadamente constante el voltaje DC bajo
condiciones apropiadas de operación. Se estudiarán las condicionescondiciones apropiadas de operación. Se estudiarán las condiciones
y limitaciones para el uso apropiado del diodo zéne r y los factoresy limitaciones para el uso apropiado del diodo zéne r y los factores
que afectan su que afectan su comportamiencomportamiento.to.
FIGURA 2.14FIGURA 2.14
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LLDe los daDe los datos se tietos se tiene que R ne que R = 15V/2= 15V/200mA = 7500mA = 75ÙÙ
Se Se sabe sabe que que , , por por tanto,tanto,
,,
entoncesentonces
, de ahí que, de ahí que
M,DM,Dde de mmododo o qque ue I I = = 22,4,48A 8A VPVPII..33,8V33,8V
[10,6/1][10,6/1]
DDCC,,LL DDCC,,LL DDCC,,LL DDCC,,LL DDCC,,LLV V = = 99VV, , I I = = 220000mmAA,,ãã= = 77,,55%%; ; V V = = 66VV, , I I = = 115500mmAA,,ãã= 5%; V= 5%; V
DDCC,,LL mm= = 1122VV, , I I = = 225500mmAA,,ãã= 8%; det= 8%; determinar: Verminar: V, C y la , C y la corriente mcorriente máximaáxima
en los diodos.en los diodos.
El Diodo Zéner El Diodo Zéner .- La mayor área de aplicación de los diodos zéner.- La mayor área de aplicación de los diodos zéner
es la regulación de voltaje en fuentes DC. En esta sección, se veráes la regulación de voltaje en fuentes DC. En esta sección, se verá
cómo el zéner mantiene aproximadamente constante el voltaje DC bajocómo el zéner mantiene aproximadamente constante el voltaje DC bajo
condiciones apropiadas de operación. Se estudiarán las condicionescondiciones apropiadas de operación. Se estudiarán las condiciones
y limitaciones para el uso apropiado del diodo zéne r y los factoresy limitaciones para el uso apropiado del diodo zéne r y los factores
que afectan su que afectan su comportamiencomportamiento.to.
FIGURA 2.14FIGURA 2.14
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El símbolo para el diodo zéner se muestra en la fig . 2.15. El diodoEl símbolo para el diodo zéner se muestra en la fig . 2.15. El diodo
zéner es un zéner es un dispositivo dispositivo de juntura de juntura PN que dPN que difierifiere del diodo rectificadoe del diodo rectificado rr
porque está diseñado para operar en la región de ru ptuporque está diseñado para operar en la región de ru ptura inversa. Elra inversa. El
voltaje de ruptura de un diodo zéner esvoltaje de ruptura de un diodo zéner es tá determinado mediante un tá determinado mediante un contcontrolrol
cuidadoso del nivel de dopaje durante la fabricació n. En la curvacuidadoso del nivel de dopaje durante la fabricació n. En la curva
característica del diodo, se observa que cuando alc anza la rupturacaracterística del diodo, se observa que cuando alc anza la ruptura
inversa, su voltaje se mantiene casi inversa, su voltaje se mantiene casi constante aun cuando la corrienteconstante aun cuando la corriente
cambia cambia drásticamentdrásticamente.e.
Las curvas características de las figs. 2.16 y 2.17 muestran lasLas curvas características de las figs. 2.16 y 2.17 muestran las
regiones de operacióregiones de operació n normal para el diodo rectificador y para el diodon normal para el diodo rectificador y para el diodo
zéner respectivamzéner respectivam ente. Si a un diodo zéner se ente. Si a un diodo zéner se lo polariza directamente,lo polariza directamente,
su operación es la misma que la de su operación es la misma que la de un diodo rectificador.un diodo rectificador.
FIGURA 2.15FIGURA 2.15
FIGURA FIGURA 2.16 2.16 REGIÓN REGIÓN DE DE TRABAJO TRABAJO DEL DEL RECTIFIRECTIFICADORCADOR
FIGURA FIGURA 2.17 2.17 REGIÓN REGIÓN DE DE TRABAJO TRABAJO DEL DEL ZÉNERZÉNER
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El símbolo para el diodo zéner se muestra en la fig . 2.15. El diodoEl símbolo para el diodo zéner se muestra en la fig . 2.15. El diodo
zéner es un zéner es un dispositivo dispositivo de juntura de juntura PN que dPN que difierifiere del diodo rectificadoe del diodo rectificado rr
porque está diseñado para operar en la región de ru ptuporque está diseñado para operar en la región de ru ptura inversa. Elra inversa. El
voltaje de ruptura de un diodo zéner esvoltaje de ruptura de un diodo zéner es tá determinado mediante un tá determinado mediante un contcontrolrol
cuidadoso del nivel de dopaje durante la fabricació n. En la curvacuidadoso del nivel de dopaje durante la fabricació n. En la curva
característica del diodo, se observa que cuando alc anza la rupturacaracterística del diodo, se observa que cuando alc anza la ruptura
inversa, su voltaje se mantiene casi inversa, su voltaje se mantiene casi constante aun cuando la corrienteconstante aun cuando la corriente
cambia cambia drásticamentdrásticamente.e.
Las curvas características de las figs. 2.16 y 2.17 muestran lasLas curvas características de las figs. 2.16 y 2.17 muestran las
regiones de operacióregiones de operació n normal para el diodo rectificador y para el diodon normal para el diodo rectificador y para el diodo
zéner respectivamzéner respectivam ente. Si a un diodo zéner se ente. Si a un diodo zéner se lo polariza directamente,lo polariza directamente,
su operación es la misma que la de su operación es la misma que la de un diodo rectificador.un diodo rectificador.
FIGURA 2.15FIGURA 2.15
FIGURA FIGURA 2.16 2.16 REGIÓN REGIÓN DE DE TRABAJO TRABAJO DEL DEL RECTIFIRECTIFICADORCADOR
FIGURA FIGURA 2.17 2.17 REGIÓN REGIÓN DE DE TRABAJO TRABAJO DEL DEL ZÉNERZÉNER
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11009 9 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Ruptura Zéner Ruptura Zéner .- Los .- Los Diodos zéneDiodos zéner están r están diseñados pardiseñados para operaa operar en ruptr en rupturaura
inversa. En un diodo zéner existen dos tipos de rup tura inversa:inversa. En un diodo zéner existen dos tipos de rup tura inversa:
avalancha y zéner. La ruptura por avalancha ocurre en los diodosavalancha y zéner. La ruptura por avalancha ocurre en los diodos
rectificadores y en los diodos zéner rectificadores y en los diodos zéner a un voltaje inverso suficientementea un voltaje inverso suficientemente
alto. La ruptura alto. La ruptura zéner ocurre en los diodos zéner a voltajes inverso széner ocurre en los diodos zéner a voltajes inverso s
bajos. Un diodo zéner es altamente dopado para redu cibajos. Un diodo zéner es altamente dopado para redu cir el voltaje der el voltaje de
ruptura. Esto produce una barrera de potencial muy delgada. Comoruptura. Esto produce una barrera de potencial muy delgada. Como
resultado de ello, dentro de la barrerresultado de ello, dentro de la barrer a de potencial existe un campoa de potencial existe un campo
ZZeléctrico mueléctrico muy grande. Cerca y grande. Cerca del voltaje de rudel voltaje de ruptura zéner (Vptura zéner (V ), el campo), el campo
es suficientemente alto pares suficientemente alto par a sacar los electroa sacar los electrones dnes de su banda de valenciae su banda de valencia
y crear corriente.y crear corriente.
Los diodos zéner con voltajes de Los diodos zéner con voltajes de ruptura menores de ruptura menores de aproximadamaproximadamenteente
6V operan predominantemente en la ruptura zéner. Aq uellos con voltajes6V operan predominantemente en la ruptura zéner. Aq uellos con voltajes
de ruptura mayores que aproximadamente 6V, operan p redominantementede ruptura mayores que aproximadamente 6V, operan p redominantemente
en ruptura por avalancha. Sin embargoen ruptura por avalancha. Sin embargo , a ambos tipos se los denomina, a ambos tipos se los denomina
diodos zéner. Los zéner comerciales disponibles tie nen voltajes dediodos zéner. Los zéner comerciales disponibles tie nen voltajes de
ruptura desde 1,8V hasta 200V, con ruptura desde 1,8V hasta 200V, con tolerancias desde 1% hasta 20%.tolerancias desde 1% hasta 20%.
Característica de RupturaCaracterística de Ruptura.- La fig. 2.- La fig. 2.18 muestra la región polariz.18 muestra la región polariz aciónación
inversa de las curvas características del diodo zén er.inversa de las curvas características del diodo zén er.
RRSe nota que conSe nota que con forme aumentforme aumenta el voltaje inva el voltaje inv erso (Verso (V) la corriente) la corriente
RRinversa (Iinversa (I) se mantiene muy ) se mantiene muy pequeña hpequeña hasta el “coasta el “codo” de la curva. Ado” de la curva. A
la corriente inversa también se la conoce como corr iente zéner; lala corriente inversa también se la conoce como corr iente zéner; la
ZZresistencia resistencia interna del zéinterna del zéner, también llaner, también lla mada impedancimada impedanci a zéner (Za zéner (Z))
empieza a decrecer mientras la corriente inversa se incrementaempieza a decrecer mientras la corriente inversa se incrementa
rápidamente. Desdrápidamente. Desd e la e la parte inferior del codo, el voltaje de rupturaparte inferior del codo, el voltaje de ruptura
ZZzéner (Vzéner (V) permanece ca) permanece casi constante [asi constante [aunque se incremunque se incrementa ligerameenta ligeramente]nte]
ZZconforme conforme aumenta aumenta la corrila corriente zénente zéner (Ier (I).).
RegulaciRegulación ón Zéner Zéner .- La habilidad para mantener constante el voltaje.- La habilidad para mantener constante el voltaje
FIGURA 2.18FIGURA 2.18
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Ruptura Zéner Ruptura Zéner .- Los .- Los Diodos zéneDiodos zéner están r están diseñados pardiseñados para operaa operar en ruptr en rupturaura
inversa. En un diodo zéner existen dos tipos de rup tura inversa:inversa. En un diodo zéner existen dos tipos de rup tura inversa:
avalancha y zéner. La ruptura por avalancha ocurre en los diodosavalancha y zéner. La ruptura por avalancha ocurre en los diodos
rectificadores y en los diodos zéner rectificadores y en los diodos zéner a un voltaje inverso suficientementea un voltaje inverso suficientemente
alto. La ruptura alto. La ruptura zéner ocurre en los diodos zéner a voltajes inverso széner ocurre en los diodos zéner a voltajes inverso s
bajos. Un diodo zéner es altamente dopado para redu cibajos. Un diodo zéner es altamente dopado para redu cir el voltaje der el voltaje de
ruptura. Esto produce una barrera de potencial muy delgada. Comoruptura. Esto produce una barrera de potencial muy delgada. Como
resultado de ello, dentro de la barrerresultado de ello, dentro de la barrer a de potencial existe un campoa de potencial existe un campo
ZZeléctrico mueléctrico muy grande. Cerca y grande. Cerca del voltaje de rudel voltaje de ruptura zéner (Vptura zéner (V ), el campo), el campo
es suficientemente alto pares suficientemente alto par a sacar los electroa sacar los electrones dnes de su banda de valenciae su banda de valencia
y crear corriente.y crear corriente.
Los diodos zéner con voltajes de Los diodos zéner con voltajes de ruptura menores de ruptura menores de aproximadamaproximadamenteente
6V operan predominantemente en la ruptura zéner. Aq uellos con voltajes6V operan predominantemente en la ruptura zéner. Aq uellos con voltajes
de ruptura mayores que aproximadamente 6V, operan p redominantementede ruptura mayores que aproximadamente 6V, operan p redominantemente
en ruptura por avalancha. Sin embargoen ruptura por avalancha. Sin embargo , a ambos tipos se los denomina, a ambos tipos se los denomina
diodos zéner. Los zéner comerciales disponibles tie nen voltajes dediodos zéner. Los zéner comerciales disponibles tie nen voltajes de
ruptura desde 1,8V hasta 200V, con ruptura desde 1,8V hasta 200V, con tolerancias desde 1% hasta 20%.tolerancias desde 1% hasta 20%.
Característica de RupturaCaracterística de Ruptura.- La fig. 2.- La fig. 2.18 muestra la región polariz.18 muestra la región polariz aciónación
inversa de las curvas características del diodo zén er.inversa de las curvas características del diodo zén er.
RRSe nota que conSe nota que con forme aumentforme aumenta el voltaje inva el voltaje inv erso (Verso (V) la corriente) la corriente
RRinversa (Iinversa (I) se mantiene muy ) se mantiene muy pequeña hpequeña hasta el “coasta el “codo” de la curva. Ado” de la curva. A
la corriente inversa también se la conoce como corr iente zéner; lala corriente inversa también se la conoce como corr iente zéner; la
ZZresistencia resistencia interna del zéinterna del zéner, también llaner, también lla mada impedancimada impedanci a zéner (Za zéner (Z))
empieza a decrecer mientras la corriente inversa se incrementaempieza a decrecer mientras la corriente inversa se incrementa
rápidamente. Desdrápidamente. Desd e la e la parte inferior del codo, el voltaje de rupturaparte inferior del codo, el voltaje de ruptura
ZZzéner (Vzéner (V) permanece ca) permanece casi constante [asi constante [aunque se incremunque se incrementa ligerameenta ligeramente]nte]
ZZconforme conforme aumenta aumenta la corrila corriente zénente zéner (Ier (I).).
RegulaciRegulación ón Zéner Zéner .- La habilidad para mantener constante el voltaje.- La habilidad para mantener constante el voltaje
FIGURA 2.18FIGURA 2.18
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a través de sus a través de sus terminales, es la característica clave del diodo zé ner.terminales, es la característica clave del diodo zé ner.
Un diodo zéner que opera en la región de ruptura es un regulador deUn diodo zéner que opera en la región de ruptura es un regulador de
voltaje porque mantiene aproximadamente un voltaje constante entrevoltaje porque mantiene aproximadamente un voltaje constante entre
sus terminales, dentro de un rango específico de va lores de corrientesus terminales, dentro de un rango específico de va lores de corriente
inversa.inversa.
Para mantener al diodo en ruptura, para regulación de voltaje, sePara mantener al diodo en ruptura, para regulación de voltaje, se
ZKZKrequrequiere uiere una corna corrienriente invte inversa míersa mínima (Inima (I). En la curv). En la curva se pueda se puede vere ver
que cuando se reduce la corriente inversa, por deque cuando se reduce la corriente inversa, por de bajo del codo de labajo del codo de la
curva, el voltaje cambia drásticamente y se curva, el voltaje cambia drásticamente y se pierde la regulación. Tambiénpierde la regulación. También
M,ZM,Zhay hay una una corrcorrientiente máxe máxima, ima, II, por , por enciencima dma de la e la cual cual puedpuede dae dañarsñarse ele el
diodo debido al exceso de disipación de energía. As í, básicamente,diodo debido al exceso de disipación de energía. As í, básicamente,
el diodo zéner mantiene un voltaje aproximadamente constante a travésel diodo zéner mantiene un voltaje aproximadamente constante a través
de sus terminales para valores de corriente inversa que varía desdede sus terminales para valores de corriente inversa que varía desde
ZZKK ZZMM ZZTTI I hahaststa Ia I. U. Un vn vololtataje zje zénéner er nonomiminanal, l, VV, g, genenereralalmementnte ee espspececifificicadadoo
en la hoja de datoen la hoja de datos a un valos a un valor de corriente inversa denomir de corriente inversa denomi nada corrientenada corriente
ZTZTzézénener dr de pe pruruebeba, a, II..
Circuito Equivalente del Zéner Circuito Equivalente del Zéner .- La fig. 2.19 a) muestr.- La fig. 2.19 a) muestr a el modelo dea el modelo de
un zéner ideal en ruptura inversa. Tiene una un zéner ideal en ruptura inversa. Tiene una caída de voltaje constantecaída de voltaje constante
igual al voltaje zéner nominal.igual al voltaje zéner nominal.
Esta caída de voltaje constante está representada p or una fuente deEsta caída de voltaje constante está representada p or una fuente de
voltaje DC. El diodo zéner en realidad no genera un voltaje fem. Lavoltaje DC. El diodo zéner en realidad no genera un voltaje fem. La
fuente DC, simplemente indifuente DC, simplemente indi ca que el efecto de ruptura inversa es unca que el efecto de ruptura inversa es un
voltaje constvoltaje constante a través de los terminales del zéner. La fig. 2.19ante a través de los terminales del zéner. La fig. 2.19
b) representa el modeb) representa el mode lo práctico de un diodo zéner, en el que se incluyelo práctico de un diodo zéner, en el que se incluye
la impedancia zéner. Puesto que la curva de la impedancia zéner. Puesto que la curva de voltaje no es idealmentevoltaje no es idealmente
ZZvertvertical, un cambio ical, un cambio en la cen la corriente zéner,orriente zéner, ÄÄII, prod, produce un puce un pequeñequeño cambo cambioio
ZZde voltaje zéner,de voltaje zéner, ÄÄVV, como , como se muestra se muestra en la fig. en la fig. 2.20. La r2.20. La relaciónelación
ZZ ZZdedeÄÄV V aaÄÄII, es , es la imla impedapedancia cncia como se espomo se especifecifica en la siica en la si guieguientente
ecuación.ecuación.
FIGURA 2.19FIGURA 2.19
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a través de sus a través de sus terminales, es la característica clave del diodo zé ner.terminales, es la característica clave del diodo zé ner.
Un diodo zéner que opera en la región de ruptura es un regulador deUn diodo zéner que opera en la región de ruptura es un regulador de
voltaje porque mantiene aproximadamente un voltaje constante entrevoltaje porque mantiene aproximadamente un voltaje constante entre
sus terminales, dentro de un rango específico de va lores de corrientesus terminales, dentro de un rango específico de va lores de corriente
inversa.inversa.
Para mantener al diodo en ruptura, para regulación de voltaje, sePara mantener al diodo en ruptura, para regulación de voltaje, se
ZKZKrequrequiere uiere una corna corrienriente invte inversa míersa mínima (Inima (I). En la curv). En la curva se pueda se puede vere ver
que cuando se reduce la corriente inversa, por deque cuando se reduce la corriente inversa, por de bajo del codo de labajo del codo de la
curva, el voltaje cambia drásticamente y se curva, el voltaje cambia drásticamente y se pierde la regulación. Tambiénpierde la regulación. También
M,ZM,Zhay hay una una corrcorrientiente máxe máxima, ima, II, por , por enciencima dma de la e la cual cual puedpuede dae dañarsñarse ele el
diodo debido al exceso de disipación de energía. As í, básicamente,diodo debido al exceso de disipación de energía. As í, básicamente,
el diodo zéner mantiene un voltaje aproximadamente constante a travésel diodo zéner mantiene un voltaje aproximadamente constante a través
de sus terminales para valores de corriente inversa que varía desdede sus terminales para valores de corriente inversa que varía desde
ZZKK ZZMM ZZTTI I hahaststa Ia I. U. Un vn vololtataje zje zénéner er nonomiminanal, l, VV, g, genenereralalmementnte ee espspececifificicadadoo
en la hoja de datoen la hoja de datos a un valos a un valor de corriente inversa denomir de corriente inversa denomi nada corrientenada corriente
ZTZTzézénener dr de pe pruruebeba, a, II..
Circuito Equivalente del Zéner Circuito Equivalente del Zéner .- La fig. 2.19 a) muestr.- La fig. 2.19 a) muestr a el modelo dea el modelo de
un zéner ideal en ruptura inversa. Tiene una un zéner ideal en ruptura inversa. Tiene una caída de voltaje constantecaída de voltaje constante
igual al voltaje zéner nominal.igual al voltaje zéner nominal.
Esta caída de voltaje constante está representada p or una fuente deEsta caída de voltaje constante está representada p or una fuente de
voltaje DC. El diodo zéner en realidad no genera un voltaje fem. Lavoltaje DC. El diodo zéner en realidad no genera un voltaje fem. La
fuente DC, simplemente indifuente DC, simplemente indi ca que el efecto de ruptura inversa es unca que el efecto de ruptura inversa es un
voltaje constvoltaje constante a través de los terminales del zéner. La fig. 2.19ante a través de los terminales del zéner. La fig. 2.19
b) representa el modeb) representa el mode lo práctico de un diodo zéner, en el que se incluyelo práctico de un diodo zéner, en el que se incluye
la impedancia zéner. Puesto que la curva de la impedancia zéner. Puesto que la curva de voltaje no es idealmentevoltaje no es idealmente
ZZvertvertical, un cambio ical, un cambio en la cen la corriente zéner,orriente zéner, ÄÄII, prod, produce un puce un pequeñequeño cambo cambioio
ZZde voltaje zéner,de voltaje zéner, ÄÄVV, como , como se muestra se muestra en la fig. en la fig. 2.20. La r2.20. La relaciónelación
ZZ ZZdedeÄÄV V aaÄÄII, es , es la imla impedapedancia cncia como se espomo se especifecifica en la siica en la si guieguientente
ecuación.ecuación.
FIGURA 2.19FIGURA 2.19
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ZZ ZTZTNormNormalmealmente, nte, Z Z se esse especipecifica fica para para II, la , la corrcorrientiente de e de prueprueba y ba y sese
ZTZTla desla designa cigna como Zomo Z. En la may. En la mayoría doría de los casoe los casos, se ps, se puede uede asumasumir queir que
ZZZ Z es constante es constante en todo el rango len todo el rango l ineal de valoineal de valores de corrientres de corrient e zénere zéner
y que es y que es puramente resistiva.puramente resistiva.
ZZEjemploEjemplo.- Un diodo .- Un diodo zéner exzéner exhibe un cihibe un cierto cambio en erto cambio en V V para un ciertpara un ciertoo
ZZ ZKZKcambio de I cambio de I en una parte lineal en una parte lineal de la curva carade la curva cara cterística entcterística ent re Ire I
ZZMM ZZ ZZe I e I comcomo se mo se muesuestra etra en la fn la fig. 2ig. 2.20.20, don, dondedeÄÄV V = 1= 177mV mV yyÄÄI I = 1= 111mAmA..
¿Cuál es la ¿Cuál es la impedancia del zéner?impedancia del zéner?
Circuitos EquivCircuitos Equivalealentes para entes para el Diodo Zél Diodo Zéner ner .- En los circuitos electrónicos.- En los circuitos electrónicos
que utilizan diodos zéner, primero debe determinars e el estado delque utilizan diodos zéner, primero debe determinars e el estado del
zéner pazéner para luego sustituirlo pra luego sustituirlo p or un or un modelo modelo apropiado, para poder deduapropiado, para poder dedu circir
las otras cantidades deseadas de la red.las otras cantidades deseadas de la red.
Los modelos para el zéner en conducción se muestran en las figs. 2.21Los modelos para el zéner en conducción se muestran en las figs. 2.21
b) y c) para el zéner “real” e “ideal” respb) y c) para el zéner “real” e “ideal” resp ectivamente. La fig. 2.21ectivamente. La fig. 2.21
e) es el modelo cuando el e) es el modelo cuando el zéner no conduce, definido por un zéner no conduce, definido por un voltajevoltaje
ZZV V > V > 0V, c> V > 0V, con la polaron la polaridad indicadidad indicada en la misma en la misma figura.a figura.
FIGURA 2.20FIGURA 2.20
FIGURA 2.21FIGURA 2.21
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ZZ ZTZTNormNormalmealmente, nte, Z Z se esse especipecifica fica para para II, la , la corrcorrientiente de e de prueprueba y ba y sese
ZTZTla desla designa cigna como Zomo Z. En la may. En la mayoría doría de los casoe los casos, se ps, se puede uede asumasumir queir que
ZZZ Z es constante es constante en todo el rango len todo el rango l ineal de valoineal de valores de corrientres de corrient e zénere zéner
y que es y que es puramente resistiva.puramente resistiva.
ZZEjemploEjemplo.- Un diodo .- Un diodo zéner exzéner exhibe un cihibe un cierto cambio en erto cambio en V V para un ciertpara un ciertoo
ZZ ZKZKcambio de I cambio de I en una parte lineal en una parte lineal de la curva carade la curva cara cterística entcterística ent re Ire I
ZZMM ZZ ZZe I e I comcomo se mo se muesuestra etra en la fn la fig. 2ig. 2.20.20, don, dondedeÄÄV V = 1= 177mV mV yyÄÄI I = 1= 111mAmA..
¿Cuál es la ¿Cuál es la impedancia del zéner?impedancia del zéner?
Circuitos EquivCircuitos Equivalealentes para entes para el Diodo Zél Diodo Zéner ner .- En los circuitos electrónicos.- En los circuitos electrónicos
que utilizan diodos zéner, primero debe determinars e el estado delque utilizan diodos zéner, primero debe determinars e el estado del
zéner pazéner para luego sustituirlo pra luego sustituirlo p or un or un modelo modelo apropiado, para poder deduapropiado, para poder dedu circir
las otras cantidades deseadas de la red.las otras cantidades deseadas de la red.
Los modelos para el zéner en conducción se muestran en las figs. 2.21Los modelos para el zéner en conducción se muestran en las figs. 2.21
b) y c) para el zéner “real” e “ideal” respb) y c) para el zéner “real” e “ideal” resp ectivamente. La fig. 2.21ectivamente. La fig. 2.21
e) es el modelo cuando el e) es el modelo cuando el zéner no conduce, definido por un zéner no conduce, definido por un voltajevoltaje
ZZV V > V > 0V, c> V > 0V, con la polaron la polaridad indicadidad indicada en la misma en la misma figura.a figura.
FIGURA 2.20FIGURA 2.20
FIGURA 2.21FIGURA 2.21
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AL DIODO ZÉNER SE NO LAL DIODO ZÉNER SE NO L O UTILIO UTILIZA COMZA COMO DIODOO DIODO
COMÚN, SIEMPRE EN SU CONDICIÓN ZÉNER.COMÚN, SIEMPRE EN SU CONDICIÓN ZÉNER.
APLICACIONES DEL ZÉNER APLICACIONES DEL ZÉNER .- El análisis de los circuitos que utilizan.- El análisis de los circuitos que utilizan
diodos zéner es similar al aplicado en el análisis de los diodosdiodos zéner es similar al aplicado en el análisis de los diodos
semiconductosemiconductores estudiados anteriormente. Lo primero que hay qu e res estudiados anteriormente. Lo primero que hay qu e hacerhacer
es determinar el estado del zéner, seguidamente se lo sustituye pores determinar el estado del zéner, seguidamente se lo sustituye por
el modelo apropiado y el modelo apropiado y se determinan las otras cantidades desconocidasse determinan las otras cantidades desconocidas
de la red. Pueden presentarse los siguientes casos.de la red. Pueden presentarse los siguientes casos.
inin L L 11CASO: V CASO: V yyR R --ConstantesConstantes
erer
Hay que calcular el voltaje en la carga, para eso s e considera queHay que calcular el voltaje en la carga, para eso s e considera que
no existe el diodo zéner, por lo que no existe el diodo zéner, por lo que se utiliza el método del divisorse utiliza el método del divisor
de voltaje.de voltaje.
[sin el zéner][sin el zéner]
Una vez que se conoce la situación del zéner se lo sustituye con suUna vez que se conoce la situación del zéner se lo sustituye con su
circuito equivalente y se calculan los parámetros d eseados. Entonces,circuito equivalente y se calculan los parámetros d eseados. Entonces,
ZZsi V < Vsi V < V, el diodo no está c, el diodo no está conduciendo, y onduciendo, y su equivalente su equivalente es un circuitoes un circuito
ZZabieabierto, como en la fig. 2.23; prto, como en la fig. 2.23; p ero sero si Vi V$$VV, el di, el diodo esodo está en ctá en conduonducciócciónn
ZZy se lo sustituy se lo sustitu ye por su fueye por su fuente DC nte DC equivalente dequivalente de valor Ve valor V, como en, como en
la fig. 2.24.la fig. 2.24.
##Cuando el voltaje de entrCuando el voltaje de entr ada es mayor que el requerido para ponerada es mayor que el requerido para poner
al zéner en su estado de conducción, el voltaje de la carga seal zéner en su estado de conducción, el voltaje de la carga se
FIGURA 2.22FIGURA 2.22
REGULADOR ZÉNER BÁSICOREGULADOR ZÉNER BÁSICO
FIGURA 2.23FIGURA 2.23
CIRCUITO PARA DETERMINAR ELCIRCUITO PARA DETERMINAR EL
LLVALOR DE VVALOR DE V
FIGURA 2.24FIGURA 2.24
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AL DIODO ZÉNER SE NO LAL DIODO ZÉNER SE NO L O UTILIO UTILIZA COMZA COMO DIODOO DIODO
COMÚN, SIEMPRE EN SU CONDICIÓN ZÉNER.COMÚN, SIEMPRE EN SU CONDICIÓN ZÉNER.
APLICACIONES DEL ZÉNER APLICACIONES DEL ZÉNER .- El análisis de los circuitos que utilizan.- El análisis de los circuitos que utilizan
diodos zéner es similar al aplicado en el análisis de los diodosdiodos zéner es similar al aplicado en el análisis de los diodos
semiconductosemiconductores estudiados anteriormente. Lo primero que hay qu e res estudiados anteriormente. Lo primero que hay qu e hacerhacer
es determinar el estado del zéner, seguidamente se lo sustituye pores determinar el estado del zéner, seguidamente se lo sustituye por
el modelo apropiado y el modelo apropiado y se determinan las otras cantidades desconocidasse determinan las otras cantidades desconocidas
de la red. Pueden presentarse los siguientes casos.de la red. Pueden presentarse los siguientes casos.
inin L L 11CASO: V CASO: V yyR R --ConstantesConstantes
erer
Hay que calcular el voltaje en la carga, para eso s e considera queHay que calcular el voltaje en la carga, para eso s e considera que
no existe el diodo zéner, por lo que no existe el diodo zéner, por lo que se utiliza el método del divisorse utiliza el método del divisor
de voltaje.de voltaje.
[sin el zéner][sin el zéner]
Una vez que se conoce la situación del zéner se lo sustituye con suUna vez que se conoce la situación del zéner se lo sustituye con su
circuito equivalente y se calculan los parámetros d eseados. Entonces,circuito equivalente y se calculan los parámetros d eseados. Entonces,
ZZsi V < Vsi V < V, el diodo no está c, el diodo no está conduciendo, y onduciendo, y su equivalente su equivalente es un circuitoes un circuito
ZZabieabierto, como en la fig. 2.23; prto, como en la fig. 2.23; p ero sero si Vi V$$VV, el di, el diodo esodo está en ctá en conduonducciócciónn
ZZy se lo sustituy se lo sustitu ye por su fueye por su fuente DC nte DC equivalente dequivalente de valor Ve valor V, como en, como en
la fig. 2.24.la fig. 2.24.
##Cuando el voltaje de entrCuando el voltaje de entr ada es mayor que el requerido para ponerada es mayor que el requerido para poner
al zéner en su estado de conducción, el voltaje de la carga seal zéner en su estado de conducción, el voltaje de la carga se
FIGURA 2.22FIGURA 2.22
REGULADOR ZÉNER BÁSICOREGULADOR ZÉNER BÁSICO
FIGURA 2.23FIGURA 2.23
CIRCUITO PARA DETERMINAR ELCIRCUITO PARA DETERMINAR EL
LLVALOR DE VVALOR DE V
FIGURA 2.24FIGURA 2.24
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ZZmantmantendrendrá en á en V V voltvoltios.ios.
##Cuando el zéner se utiliza como voltaje de referenc ia, proporcionaCuando el zéner se utiliza como voltaje de referenc ia, proporciona
un nivel para compararlo con otros un nivel para compararlo con otros voltajes.voltajes.
LL ZZEn cEn cuyo uyo cascaso V o V = V= V, de d, de dondonde se te se tieniene que quee
La potencia disiLa potencia disipada en el zéner debe ser menor que la pada en el zéner debe ser menor que la potencia máximapotencia máxima
M,ZM,Zque que puedpuede die disipasipar el r el zénezéner, Pr, P, esp, especifecificadicada por a por el fabel fabricaricante. nte. EsEs
decirdecir
Esto significa que la corriente que debe circular p or el zéner enEsto significa que la corriente que debe circular p or el zéner en
Z-MZ-Mconconducduccióción debn debe ser me ser menoenor que I r que I daddada poa por el far el fabribricancante.te.
LOS DIODOS ZÉNER SE UTILILOS DIODOS ZÉNER SE UTILI ZAN CON MZAN CON M AYOR FRECUENCIA ENAYOR FRECUENCIA EN
REDES DE REGULACIÓN O COMO REDES DE REGULACIÓN O COMO VOLTAJES DE REFERENCIA.VOLTAJES DE REFERENCIA.
ininEjemploEjemplo.- Par.- Para el cira el circuitcuito con zéo con zéner dner de la fige la fig. 2.2. 2.25, do5, donde V nde V = 17= 17V;V;
SS LL ZZ MM,,ZZ LL RRSS ZZR R = = 110000ÙÙ, , R R = = 112200ÙÙ; ; V V = 1= 122VV; ; P P = = 665500mmWW. . DDeetteerrmmiinnaarr: : aa) ) VV, , VV, , II
ZZ SS LLy Py P. b. b) r) repepetetir ir papara ra R R = 5= 566ÙÙy y R R = = 222200ÙÙ..
Cálculo del voltaje de carga sin el zéner,Cálculo del voltaje de carga sin el zéner,
de dondede donde
FIGURA 2.25FIGURA 2.25
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ZZmantmantendrendrá en á en V V voltvoltios.ios.
##Cuando el zéner se utiliza como voltaje de referenc ia, proporcionaCuando el zéner se utiliza como voltaje de referenc ia, proporciona
un nivel para compararlo con otros un nivel para compararlo con otros voltajes.voltajes.
LL ZZEn cEn cuyo uyo cascaso V o V = V= V, de d, de dondonde se te se tieniene que quee
La potencia disiLa potencia disipada en el zéner debe ser menor que la pada en el zéner debe ser menor que la potencia máximapotencia máxima
M,ZM,Zque que puedpuede die disipasipar el r el zénezéner, Pr, P, esp, especifecificadicada por a por el fabel fabricaricante. nte. EsEs
decirdecir
Esto significa que la corriente que debe circular p or el zéner enEsto significa que la corriente que debe circular p or el zéner en
Z-MZ-Mconconducduccióción debn debe ser me ser menoenor que I r que I daddada poa por el far el fabribricancante.te.
LOS DIODOS ZÉNER SE UTILILOS DIODOS ZÉNER SE UTILI ZAN CON MZAN CON M AYOR FRECUENCIA ENAYOR FRECUENCIA EN
REDES DE REGULACIÓN O COMO REDES DE REGULACIÓN O COMO VOLTAJES DE REFERENCIA.VOLTAJES DE REFERENCIA.
ininEjemploEjemplo.- Par.- Para el cira el circuitcuito con zéo con zéner dner de la fige la fig. 2.2. 2.25, do5, donde V nde V = 17= 17V;V;
SS LL ZZ MM,,ZZ LL RRSS ZZR R = = 110000ÙÙ, , R R = = 112200ÙÙ; ; V V = 1= 122VV; ; P P = = 665500mmWW. . DDeetteerrmmiinnaarr: : aa) ) VV, , VV, , II
ZZ SS LLy Py P. b. b) r) repepetetir ir papara ra R R = 5= 566ÙÙy y R R = = 222200ÙÙ..
Cálculo del voltaje de carga sin el zéner,Cálculo del voltaje de carga sin el zéner,
de dondede donde
FIGURA 2.25FIGURA 2.25
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11114 4 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
LL ZZPuesPuesto que V to que V = 9,27= 9,27V < V V < V = 12V, e= 12V, entonntonces, eces, el zénel zéner no conr no conduce y sduce y suu
equivalente es un circuito abierto [fig. 2.26], por tantoequivalente es un circuito abierto [fig. 2.26], por tanto
LLV V = 9= 9,,2727VV
RSRSV V = 1= 17V 7V - 9- 9,2,27V 7V = 7= 7,7,73V3V
ZZI I = = 00mmAA
ZZP P = = 00mmWW
SS LLb) cb) cuauandndo R o R = 56= 56ÙÙy y R R = = 222200ÙÙ. Cálculo del voltaje de carga sin el. Cálculo del voltaje de carga sin el
zéner,zéner,
LL ZZDebiDebido a que V do a que V = 13,5= 13,55V > V 5V > V = 12V= 12V, el z, el zéner éner está está en conen conduccducción y suión y su
LLcircuito equivalcircuito equival ente es una fuentente es una fuent e DC de 12V ee DC de 12V en paralelo con paralelo con R n R comocomo
se muestra en la fig. 2.27, esto fija el voltaje de la carga a 12V,se muestra en la fig. 2.27, esto fija el voltaje de la carga a 12V,
por tanto,por tanto,
LL RSRSV V = 1= 122V, V, y V y V = 1= 17V 7V - 1- 12V 2V = 5= 5VV
yy
ZZI I = 89,29= 89,29mA - 54,5mA - 54,54mA = 34,4mA = 34,74mA74mA, así mism, así mismo,o,
FIGURA 2.26FIGURA 2.26
FIGURA 2.27FIGURA 2.27
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
LL ZZPuesPuesto que V to que V = 9,27= 9,27V < V V < V = 12V, e= 12V, entonntonces, eces, el zénel zéner no conr no conduce y sduce y suu
equivalente es un circuito abierto [fig. 2.26], por tantoequivalente es un circuito abierto [fig. 2.26], por tanto
LLV V = 9= 9,,2727VV
RSRSV V = 1= 17V 7V - 9- 9,2,27V 7V = 7= 7,7,73V3V
ZZI I = = 00mmAA
ZZP P = = 00mmWW
SS LLb) cb) cuauandndo R o R = 56= 56ÙÙy y R R = = 222200ÙÙ. Cálculo del voltaje de carga sin el. Cálculo del voltaje de carga sin el
zéner,zéner,
LL ZZDebiDebido a que V do a que V = 13,5= 13,55V > V 5V > V = 12V= 12V, el z, el zéner éner está está en conen conduccducción y suión y su
LLcircuito equivalcircuito equival ente es una fuentente es una fuent e DC de 12V ee DC de 12V en paralelo con paralelo con R n R comocomo
se muestra en la fig. 2.27, esto fija el voltaje de la carga a 12V,se muestra en la fig. 2.27, esto fija el voltaje de la carga a 12V,
por tanto,por tanto,
LL RSRSV V = 1= 122V, V, y V y V = 1= 17V 7V - 1- 12V 2V = 5= 5VV
yy
ZZI I = 89,29= 89,29mA - 54,5mA - 54,54mA = 34,4mA = 34,74mA74mA, así mism, así mismo,o,
FIGURA 2.26FIGURA 2.26
FIGURA 2.27FIGURA 2.27
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11115 5 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
ZZP P = = 1122VVxx34,74mA = 417mW,34,74mA = 417mW,
que es menor que que es menor que la máxima disipación de potencia que soporta el zén er.la máxima disipación de potencia que soporta el zén er.
iinn ZZ SS LL iinn ZZ SSV V = = 1155VV, , V V = = 99VV, , R R = = 2222ÙÙ, , R R = = 6688ÙÙ; ; V V = = 1133VV, , V V = = 77,,55VV, , R R = = 1155ÙÙ,,
LL iinn ZZ SS LL LL LLR R = = 4477ÙÙ; ; V V = = 2222VV, , V V = = 1155VV, , R R = = 1188ÙÙ, , R R = = 5566ÙÙ. D. Deteterermiminanar: r: VV, I, I,,
ZZ ZZII, , PP..
inin L L 22CCAASSOO: : V V --ConstenteConstente , , RR-- Variable Variable
dodo
SSEn este cEn este caso I aso I se mantse mantiene coiene constanstante.nte.
LLPor causa del voltaje zéPor causa del voltaje zé ner, hay un ner, hay un rango para el cuarango para el cual R l R [y por tanto[y por tanto
para la corriente de carga] asegura que el zéner pe rmanpara la corriente de carga] asegura que el zéner pe rmanecerá en estadoecerá en estado
LL LLde condude conducciócción. Una R n. Una R demademasiadsiado pequo pequeña preña producoducirá un voirá un voltajltaje V e V menomenorr
ZZ LLque V que V y el zéner pay el zéner pasará al essará al estado dtado de corte corte [abie [abiertoerto]. Una ]. Una R R demademasiadsiadoo
ZMZMgrangrande podde podría haría hacer qucer que la core la corrienriente del zte del zéner séner sea mayea mayor que Ior que I..
LL LL LL ZZCálCálculculo de o de R R MíniMínimama.- R .- R mínmínima ima impimpliclica I a I máxmáxima ima e I e I mínmínimaima, qu, que oce ocurrurree
LL ZZccuuaannddo o V V = = VV..
LL SS ZZI I = = I I - - II
LL,,mmaaxx SS ZZ,,mmiinn ZZ,,mmiinn ZZKKdde e ddoonndde e I I = = I I - - I I [[I I = = II..0mA]0mA]
e [constante]e [constante]
ZZ,,mmiinn LL,,mmaaxx SSen el caso ideal Ien el caso ideal I ..00, , eennttoonncceess, , I I = = II, , ppoor r ttaannttoo
FIGURA 2.28FIGURA 2.28
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
ZZP P = = 1122VVxx34,74mA = 417mW,34,74mA = 417mW,
que es menor que que es menor que la máxima disipación de potencia que soporta el zén er.la máxima disipación de potencia que soporta el zén er.
iinn ZZ SS LL iinn ZZ SSV V = = 1155VV, , V V = = 99VV, , R R = = 2222ÙÙ, , R R = = 6688ÙÙ; ; V V = = 1133VV, , V V = = 77,,55VV, , R R = = 1155ÙÙ,,
LL iinn ZZ SS LL LL LLR R = = 4477ÙÙ; ; V V = = 2222VV, , V V = = 1155VV, , R R = = 1188ÙÙ, , R R = = 5566ÙÙ. D. Deteterermiminanar: r: VV, I, I,,
ZZ ZZII, , PP..
inin L L 22CCAASSOO: : V V --ConstenteConstente , , RR-- Variable Variable
dodo
SSEn este cEn este caso I aso I se mantse mantiene coiene constanstante.nte.
LLPor causa del voltaje zéPor causa del voltaje zé ner, hay un ner, hay un rango para el cuarango para el cual R l R [y por tanto[y por tanto
para la corriente de carga] asegura que el zéner pe rmanpara la corriente de carga] asegura que el zéner pe rmanecerá en estadoecerá en estado
LL LLde condude conducciócción. Una R n. Una R demademasiadsiado pequo pequeña preña producoducirá un voirá un voltajltaje V e V menomenorr
ZZ LLque V que V y el zéner pay el zéner pasará al essará al estado dtado de corte corte [abie [abiertoerto]. Una ]. Una R R demademasiadsiadoo
ZMZMgrangrande podde podría haría hacer qucer que la core la corrienriente del zte del zéner séner sea mayea mayor que Ior que I..
LL LL LL ZZCálCálculculo de o de R R MíniMínimama.- R .- R mínmínima ima impimpliclica I a I máxmáxima ima e I e I mínmínimaima, qu, que oce ocurrurree
LL ZZccuuaannddo o V V = = VV..
LL SS ZZI I = = I I - - II
LL,,mmaaxx SS ZZ,,mmiinn ZZ,,mmiinn ZZKKdde e ddoonndde e I I = = I I - - I I [[I I = = II..0mA]0mA]
e [constante]e [constante]
ZZ,,mmiinn LL,,mmaaxx SSen el caso ideal Ien el caso ideal I ..00, , eennttoonncceess, , I I = = II, , ppoor r ttaannttoo
FIGURA 2.28FIGURA 2.28
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11116 6 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
, de donde, de donde
LL LL LL ZZCálCálculculo do de R e R MáximaMáxima.- R .- R máxmáxima ima impimplilica I ca I mínmínima ima e I e I máxmáximaima. As. Así mií mismosmo,,
LL SS ZZI I = = I I - - II
LL,,mmiinn SS ZZ,,mmaaxxdde e ddoonndde e I I = = I I - - II
[constante] e[constante] e
entonces,entonces,
LLEjemploEjemplo.- Para el circuito de la fig. 2.29 determinar el r ango de R.- Para el circuito de la fig. 2.29 determinar el r ango de R
LL SSy de I y de I para para que eque el zénl zéner se mer se manteantenga enga en conn conduccducción. ión. AsumAsuma que R a que R ==
ZZ ZZMM iinn4747ÙÙ, , V V = = 99VV, , P P = = 775500mmWW, , V V = = 1166VV..
SoluciónSolución.- [constante].- [constante]
yy
L,minL,minenentotoncnceses, , I I = = 14148,8,9494mA mA - - 8383,3,33m3mA A = = 6565,6,6mAmA
por tanto,por tanto,
EntoncesEntonces
FIGURA 2.29FIGURA 2.29
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
, de donde, de donde
LL LL LL ZZCálCálculculo do de R e R MáximaMáxima.- R .- R máxmáxima ima impimplilica I ca I mínmínima ima e I e I máxmáximaima. As. Así mií mismosmo,,
LL SS ZZI I = = I I - - II
LL,,mmiinn SS ZZ,,mmaaxxdde e ddoonndde e I I = = I I - - II
[constante] e[constante] e
entonces,entonces,
LLEjemploEjemplo.- Para el circuito de la fig. 2.29 determinar el r ango de R.- Para el circuito de la fig. 2.29 determinar el r ango de R
LL SSy de I y de I para para que eque el zénl zéner se mer se manteantenga enga en conn conduccducción. ión. AsumAsuma que R a que R ==
ZZ ZZMM iinn4747ÙÙ, , V V = = 99VV, , P P = = 775500mmWW, , V V = = 1166VV..
SoluciónSolución.- [constante].- [constante]
yy
L,minL,minenentotoncnceses, , I I = = 14148,8,9494mA mA - - 8383,3,33m3mA A = = 6565,6,6mAmA
por tanto,por tanto,
EntoncesEntonces
FIGURA 2.29FIGURA 2.29
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11117 7 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
que serían los límites teóricos, los valores normal izados seríanque serían los límites teóricos, los valores normal izados serían
SS ZZ ZZMM iinn SS ZZ ZZMMR R = = 110000ÙÙ, , V V = = 1122VV, , P P = = 11,,55WW, , V V = = 2200VV; ; R R = = 5566ÙÙ, , V V = = 99VV, , P P = = 22,,55WW,,
iinn SS ZZ ZZMM iinnV V = = 1155VV; ; R R = = 3333ÙÙ, V , V = 6= 6V, V, P P = 1= 1,2,25W5W, V , V = 1= 12V2V. D. Deteterermiminanar er el rl ranangogo
LLde valores de valores de R de R para que el para que el zéner se mazéner se mantenga en contenga en conducción.nducción.
inin L L 33CCAASSOO: : V V -- Variable Variable , , RR--ConstanteConstante
erer
LLCuando R Cuando R se mantiene fise mantiene fi ja, la corrienja, la corrien te de carga tambite de carga tambi én es constantén es constant e.e.
ininEntoEntonces V nces V debe tendebe tener un valor ter un valor tan graan grande conde como parmo para manta mantener la conener la conduccducciónión
iinn--mmiinn iinn--mmaaxxddeel l zzéénneerr. . EEs s ddeecciirr, , sse e ddeebbe e ddeetteerrmmiinnaar V r V y V y V ppaarra a qquue e eel l zzéénneerr
trabaje en la región de regulación.trabaje en la región de regulación.
SS,,mmiinn LL ZZ,,mmiinn ZZ,,mmiinn SS,,mmiinn LLI I = = I I + + II, p, peerro Io I ..0mA, I0mA, I ..II
in,minin,minal igualar las ecuaciones y despejando Val igualar las ecuaciones y despejando V
iinn--mmaaxx LLPaPara ra dedetetermrmininar ar VV, h, hay ay quque re rececorordadar qr que ue I I es es coconsnstatantnte, e, lo lo quque pe pueuedede
FIGURA 2.30FIGURA 2.30
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
que serían los límites teóricos, los valores normal izados seríanque serían los límites teóricos, los valores normal izados serían
SS ZZ ZZMM iinn SS ZZ ZZMMR R = = 110000ÙÙ, , V V = = 1122VV, , P P = = 11,,55WW, , V V = = 2200VV; ; R R = = 5566ÙÙ, , V V = = 99VV, , P P = = 22,,55WW,,
iinn SS ZZ ZZMM iinnV V = = 1155VV; ; R R = = 3333ÙÙ, V , V = 6= 6V, V, P P = 1= 1,2,25W5W, V , V = 1= 12V2V. D. Deteterermiminanar er el rl ranangogo
LLde valores de valores de R de R para que el para que el zéner se mazéner se mantenga en contenga en conducción.nducción.
inin L L 33CCAASSOO: : V V -- Variable Variable , , RR--ConstanteConstante
erer
LLCuando R Cuando R se mantiene fise mantiene fi ja, la corrienja, la corrien te de carga tambite de carga tambi én es constantén es constant e.e.
ininEntoEntonces V nces V debe tendebe tener un valor ter un valor tan graan grande conde como parmo para manta mantener la conener la conduccducciónión
iinn--mmiinn iinn--mmaaxxddeel l zzéénneerr. . EEs s ddeecciirr, , sse e ddeebbe e ddeetteerrmmiinnaar V r V y V y V ppaarra a qquue e eel l zzéénneerr
trabaje en la región de regulación.trabaje en la región de regulación.
SS,,mmiinn LL ZZ,,mmiinn ZZ,,mmiinn SS,,mmiinn LLI I = = I I + + II, p, peerro Io I ..0mA, I0mA, I ..II
in,minin,minal igualar las ecuaciones y despejando Val igualar las ecuaciones y despejando V
iinn--mmaaxx LLPaPara ra dedetetermrmininar ar VV, h, hay ay quque re rececorordadar qr que ue I I es es coconsnstatantnte, e, lo lo quque pe pueuedede
FIGURA 2.30FIGURA 2.30
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11118 8 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
SS ZZ SSvarivariar es I ar es I e Ie I. De . De manemanera qra que I ue I será será máximáxima cma cuanduando poo por el zér el zéner cner circuirculele
la máxima corriente, entoncesla máxima corriente, entonces
SS,,mmaaxx LL ZZ,,mmaaxxI I = = I + I + II, , ddoonnddee
por tantopor tanto
EjemploEjemplo.- Diseñar un regulador de voltaje que mantenga una salida de 12V.- Diseñar un regulador de voltaje que mantenga una salida de 12V
constante en una carga de 200constante en una carga de 200 ÙÙ. La entrada varía entre 15V y 25V. Determinar. La entrada varía entre 15V y 25V. Determinar
SS zz,,mmaaxxeel vl vaalloor ar addeeccuuaaddo do de R e R y ly la ca coorrrriieenntte Ie I ..
SoluciónSolución.- [constante].- [constante]
S,minS,minV V = = 1155V V - - 1122V V = = 33VV
ZZ,,mmiinn SS,,mmiinn LLen el peor de los casos, Ien el peor de los casos, I ..00, , ppoor r ttaanntto o I I = = I I = = 6600mmAA. . EEnnttoonncceess
, , el el valor valor normalizado normalizado es es , , ademásademás
S,maxS,maxV V = = 2255V V - - 1122V V = = 1133VV, , ppoor r llo o qquuee
,,
Z,maxZ,maxde de ddonondde e I I = = 227676,6,6mA mA - - 660m0mA A = = 212166,6,6mAmA
La potencia máxima que disiparía el zéner, La potencia máxima que disiparía el zéner, seríasería
Z,maxZ,maxP P = = 1122VVX X 216,6mA = 3,32W.216,6mA = 3,32W.
El factEl factor de rizor de rizado, anado, antes del retes del regulador se gulador se calcula de calcula de la siguiela siguiente manera.nte manera.
La componente DC a la entrada esLa componente DC a la entrada es
rr, y el voltaje de , y el voltaje de rizado V rizado V = 15V - 25V = 1= 15V - 25V = 10V. Por tanto,0V. Por tanto,
, entonces,, entonces,
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
SS ZZ SSvarivariar es I ar es I e Ie I. De . De manemanera qra que I ue I será será máximáxima cma cuanduando poo por el zér el zéner cner circuirculele
la máxima corriente, entoncesla máxima corriente, entonces
SS,,mmaaxx LL ZZ,,mmaaxxI I = = I + I + II, , ddoonnddee
por tantopor tanto
EjemploEjemplo.- Diseñar un regulador de voltaje que mantenga una salida de 12V.- Diseñar un regulador de voltaje que mantenga una salida de 12V
constante en una carga de 200constante en una carga de 200 ÙÙ. La entrada varía entre 15V y 25V. Determinar. La entrada varía entre 15V y 25V. Determinar
SS zz,,mmaaxxeel vl vaalloor ar addeeccuuaaddo do de R e R y ly la ca coorrrriieenntte Ie I ..
SoluciónSolución.- [constante].- [constante]
S,minS,minV V = = 1155V V - - 1122V V = = 33VV
ZZ,,mmiinn SS,,mmiinn LLen el peor de los casos, Ien el peor de los casos, I ..00, , ppoor r ttaanntto o I I = = I I = = 6600mmAA. . EEnnttoonncceess
, , el el valor valor normalizado normalizado es es , , ademásademás
S,maxS,maxV V = = 2255V V - - 1122V V = = 1133VV, , ppoor r llo o qquuee
,,
Z,maxZ,maxde de ddonondde e I I = = 227676,6,6mA mA - - 660m0mA A = = 212166,6,6mAmA
La potencia máxima que disiparía el zéner, La potencia máxima que disiparía el zéner, seríasería
Z,maxZ,maxP P = = 1122VVX X 216,6mA = 3,32W.216,6mA = 3,32W.
El factEl factor de rizor de rizado, anado, antes del retes del regulador se gulador se calcula de calcula de la siguiela siguiente manera.nte manera.
La componente DC a la entrada esLa componente DC a la entrada es
rr, y el voltaje de , y el voltaje de rizado V rizado V = 15V - 25V = 1= 15V - 25V = 10V. Por tanto,0V. Por tanto,
, entonces,, entonces,
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11119 9 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
ZZAhorAhora, sa, si se ai se asume sume r r = 1,2= 1,255ÙÙ, se puede calcular el factor de rizado en, se puede calcular el factor de rizado en
la carga. Para estola carga. Para esto
ininÄÄV V = 1= 10V0V, p, por or tatantnto,o,
de donde,de donde,
por tanto,por tanto,
EjemploEjemplo.- Para la fuente de voltaje DC, regulada con zéner , qu.- Para la fuente de voltaje DC, regulada con zéner , que se muestrae se muestra
iinn,,mmiinn iinn,,mmaaxxeen n lla a ffiigg. . 22..3311, , ddeetteerrmmiinnaar r eel l rraannggo o dde e vvoollttaajje e dde e eennttrraadda a [[V V - - VV]]
que puede aplicarse al circuito, cuya carga varía e ntre 50que puede aplicarse al circuito, cuya carga varía e ntre 50ÙÙy 470y 470ÙÙ; asumir; asumir
SS ZZ ZZ,,mmaaxxR R = = 2222ÙÙ. . DDaattoos s ddeel l zzéénneerr: : V V = = 99VV; ; P P = = 22,,55WW..
iinn,,mmiinn SS,,mmiinn SS ZZSoluciónSolución..- - V V = = II xxR R + V+ V
donde ,donde ,
aproximadamenteaproximadamente
in,minin,minppoor r ttaannttoo, , V V = = 118800mmAAXX2222ÙÙ+ 9V = 12,96V+ 9V = 12,96V
FIGURA 2.31FIGURA 2.31
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
ZZAhorAhora, sa, si se ai se asume sume r r = 1,2= 1,255ÙÙ, se puede calcular el factor de rizado en, se puede calcular el factor de rizado en
la carga. Para estola carga. Para esto
ininÄÄV V = 1= 10V0V, p, por or tatantnto,o,
de donde,de donde,
por tanto,por tanto,
EjemploEjemplo.- Para la fuente de voltaje DC, regulada con zéner , qu.- Para la fuente de voltaje DC, regulada con zéner , que se muestrae se muestra
iinn,,mmiinn iinn,,mmaaxxeen n lla a ffiigg. . 22..3311, , ddeetteerrmmiinnaar r eel l rraannggo o dde e vvoollttaajje e dde e eennttrraadda a [[V V - - VV]]
que puede aplicarse al circuito, cuya carga varía e ntre 50que puede aplicarse al circuito, cuya carga varía e ntre 50ÙÙy 470y 470ÙÙ; asumir; asumir
SS ZZ ZZ,,mmaaxxR R = = 2222ÙÙ. . DDaattoos s ddeel l zzéénneerr: : V V = = 99VV; ; P P = = 22,,55WW..
iinn,,mmiinn SS,,mmiinn SS ZZSoluciónSolución..- - V V = = II xxR R + V+ V
donde ,donde ,
aproximadamenteaproximadamente
in,minin,minppoor r ttaannttoo, , V V = = 118800mmAAXX2222ÙÙ+ 9V = 12,96V+ 9V = 12,96V
FIGURA 2.31FIGURA 2.31
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11220 0 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
, donde, donde
por tantopor tanto
in,maxin,maxeennttoonnccees s V V = = 224411,,44mmAAxx2525ÙÙ+ 9V+ 9V
de dondede donde
EjemploEjemplo.-.-Para ePara el circl circuito uito de la fde la fig. 2.ig. 2.33 se ti33 se tienen lenen los sigos siguienuientes dates datos:tos:
SS ZZ ZZ LL iinnR R = = 1100ÙÙ; V ; V = 1= 100V; V; r r = = 1,1,22ÙÙ; ; R R = = 3399ÙÙ. Si . Si V V varvaría eía entrntre 12e 12,65,65V y V y 14,14,2V,2V,
SS,,mmiinn SS,,mmaaxx ZZ,,mmaaxx CC LLccaallccuullaarr: : II, , II, , PP,,ãã[en el capacitor],[en el capacitor], ãã[en la carga].[en la carga].
S,minS,min,,AAI I = = 226655mmAA
S,maxS,max,,AAI I = = 442299mmAA
, entonces:, entonces:
FIGURA 2.32FIGURA 2.32
FIGURA 2.33FIGURA 2.33
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
, donde, donde
por tantopor tanto
in,maxin,maxeennttoonnccees s V V = = 224411,,44mmAAxx2525ÙÙ+ 9V+ 9V
de dondede donde
EjemploEjemplo.-.-Para ePara el circl circuito uito de la fde la fig. 2.ig. 2.33 se ti33 se tienen lenen los sigos siguienuientes dates datos:tos:
SS ZZ ZZ LL iinnR R = = 1100ÙÙ; V ; V = 1= 100V; V; r r = = 1,1,22ÙÙ; ; R R = = 3399ÙÙ. Si . Si V V varvaría eía entrntre 12e 12,65,65V y V y 14,14,2V,2V,
SS,,mmiinn SS,,mmaaxx ZZ,,mmaaxx CC LLccaallccuullaarr: : II, , II, , PP,,ãã[en el capacitor],[en el capacitor], ãã[en la carga].[en la carga].
S,minS,min,,AAI I = = 226655mmAA
S,maxS,max,,AAI I = = 442299mmAA
, entonces:, entonces:
FIGURA 2.32FIGURA 2.32
FIGURA 2.33FIGURA 2.33
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11221 1 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Z,minZ,minI I = 2= 26565mA mA - 2- 25656,4,41m1mA = A = 8,8,5959mA mA [e[el zl zénéner er reregugulala]]
Z,maxZ,maxI I = = 442200mmA A - - 225566,,4411mmA A = = 116633,,5599mmAA
Z,maxZ,maxP P = = 116633,,5599mmAAX X 10V = 1,64W10V = 1,64W
De los datos se tiene queDe los datos se tiene que
iinn rrCCÄÄV V = 1= 14,4,2V - 2V - 1212,6,65V 5V = 1,= 1,5555V = VV = V
[en el capacitor][en el capacitor]
ademásademás
ZZLLrr22R R = = 11,,22ÙÙ223939ÙÙ..1,161,16ÙÙ. Por tanto,. Por tanto,
,,
que corresponde al voltaje de rizado en la cargaque corresponde al voltaje de rizado en la carga
entonces: .entonces: .
iinn LL DDCC,,LL iinn LL DDCC,,LL20V20V##VV##3030V, V, R R = 1= 15050ÙÙ, , V V = = 1155VV; ; 2200VV##VV##3030V, V, R R = 1= 15050ÙÙ, V, V
iinn LL DDCC,,LL SS MM,,ZZ ZZ= 15V; 20V= 15V; 20V ##VV##3030V, V, R R = 1= 15050ÙÙ, , V V = = 1155VV. . DDeetteerrmmiinnaarr: : R R y y PP. . V V ==
SS LL MM,,ZZ iinn,,mmiinn iinn,,mmaaxx1212V, V, R R = 2= 277ÙÙ, , R R = = 6688ÙÙ, , P P = = 775500mmWW, , ddeetteerrmmiinnaarr: : V V y y VV..
EjemploEjemplo.- Analizar el circuito de la fi.- Analizar el circuito de la fi g. 2.34, los diodos son de silicio.g. 2.34, los diodos son de silicio.
Donde:Donde:
1122C = 2200C = 2200ììf f N :N :N N = = 77::11
SS LLR R = = 1155ÙÙ R R = = 4477ÙÙ
ZZ ZZV V = = 1122V V r r = = 22,,55ÙÙ
Determinar:Determinar:
FIGURA 2.34FIGURA 2.34
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Z,minZ,minI I = 2= 26565mA mA - 2- 25656,4,41m1mA = A = 8,8,5959mA mA [e[el zl zénéner er reregugulala]]
Z,maxZ,maxI I = = 442200mmA A - - 225566,,4411mmA A = = 116633,,5599mmAA
Z,maxZ,maxP P = = 116633,,5599mmAAX X 10V = 1,64W10V = 1,64W
De los datos se tiene queDe los datos se tiene que
iinn rrCCÄÄV V = 1= 14,4,2V - 2V - 1212,6,65V 5V = 1,= 1,5555V = VV = V
[en el capacitor][en el capacitor]
ademásademás
ZZLLrr22R R = = 11,,22ÙÙ223939ÙÙ..1,161,16ÙÙ. Por tanto,. Por tanto,
,,
que corresponde al voltaje de rizado en la cargaque corresponde al voltaje de rizado en la carga
entonces: .entonces: .
iinn LL DDCC,,LL iinn LL DDCC,,LL20V20V##VV##3030V, V, R R = 1= 15050ÙÙ, , V V = = 1155VV; ; 2200VV##VV##3030V, V, R R = 1= 15050ÙÙ, V, V
iinn LL DDCC,,LL SS MM,,ZZ ZZ= 15V; 20V= 15V; 20V ##VV##3030V, V, R R = 1= 15050ÙÙ, , V V = = 1155VV. . DDeetteerrmmiinnaarr: : R R y y PP. . V V ==
SS LL MM,,ZZ iinn,,mmiinn iinn,,mmaaxx1212V, V, R R = 2= 277ÙÙ, , R R = = 6688ÙÙ, , P P = = 775500mmWW, , ddeetteerrmmiinnaarr: : V V y y VV..
EjemploEjemplo.- Analizar el circuito de la fi.- Analizar el circuito de la fi g. 2.34, los diodos son de silicio.g. 2.34, los diodos son de silicio.
Donde:Donde:
1122C = 2200C = 2200ììf f N :N :N N = = 77::11
SS LLR R = = 1155ÙÙ R R = = 4477ÙÙ
ZZ ZZV V = = 1122V V r r = = 22,,55ÙÙ
Determinar:Determinar:
FIGURA 2.34FIGURA 2.34
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11222 2 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
DC,LDC,LI I [[CoCorrrrieientnte e DC DC een n lla a cacargrga]a]
r,Cr,CV V [V[Vololtataje je de de ririzazado do sosobrbre e el el cacapapacicitotor]r]
CCãã[factor de rizado en el capacitor][factor de rizado en el capacitor]
r,Lr,LV V [V[Vololtataje je de de ririzazado do en en la la cacargrga]a]
LLãã [Factor de rizado en la carga][Factor de rizado en la carga]
OO DDCC,,LL ZZSoluciónSolución..- - V V = = V V = = V V = = 1122VV, , eennttoonncceess
L,CL,CLa rLa resiesistestencincia de a de “ca“carga rga = R= R” qu” que ve e ve el cel capaapacitcitor, or, se cse calcalcula ula de de lala
siguiente manera.siguiente manera.
LL,,CC SS ZZLLR R = = R + R + rr22R R enentotoncnceses
L,CL,CR R = = 1155ÙÙ+ 2,5+ 2,5ÙÙ224747ÙÙ= 17,37= 17,37ÙÙ
SSEl voltaje El voltaje VV, en el sec, en el secundario del undario del transformadtransformador es:or es:
, de donde, de donde
mmDe modo que el voltDe modo que el volt aje Vaje V, sobre el capacit, sobre el capacit or [diodos de silor [diodos de sil icio] esicio] es
mmV V = 23,= 23,23V - 23V - 1,2V 1,2V = 22,= 22,03V03V
CD,CCD,CPoPor tar tantnto, o, la cla comompoponenentnte DC e DC en en el cel capapacacititor or [V[V] e] es:s:
yy
El factor de rizado en el capacitor, esEl factor de rizado en el capacitor, es
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
DC,LDC,LI I [[CoCorrrrieientnte e DC DC een n lla a cacargrga]a]
r,Cr,CV V [V[Vololtataje je de de ririzazado do sosobrbre e el el cacapapacicitotor]r]
CCãã[factor de rizado en el capacitor][factor de rizado en el capacitor]
r,Lr,LV V [V[Vololtataje je de de ririzazado do en en la la cacargrga]a]
LLãã [Factor de rizado en la carga][Factor de rizado en la carga]
OO DDCC,,LL ZZSoluciónSolución..- - V V = = V V = = V V = = 1122VV, , eennttoonncceess
L,CL,CLa rLa resiesistestencincia de a de “ca“carga rga = R= R” qu” que ve e ve el cel capaapacitcitor, or, se cse calcalcula ula de de lala
siguiente manera.siguiente manera.
LL,,CC SS ZZLLR R = = R + R + rr22R R enentotoncnceses
L,CL,CR R = = 1155ÙÙ+ 2,5+ 2,5ÙÙ224747ÙÙ= 17,37= 17,37ÙÙ
SSEl voltaje El voltaje VV, en el sec, en el secundario del undario del transformadtransformador es:or es:
, de donde, de donde
mmDe modo que el voltDe modo que el volt aje Vaje V, sobre el capacit, sobre el capacit or [diodos de silor [diodos de sil icio] esicio] es
mmV V = 23,= 23,23V - 23V - 1,2V 1,2V = 22,= 22,03V03V
CD,CCD,CPoPor tar tantnto, o, la cla comompoponenentnte DC e DC en en el cel capapacacititor or [V[V] e] es:s:
yy
El factor de rizado en el capacitor, esEl factor de rizado en el capacitor, es
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11223 3 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
CC[[ãã= 6,3%]= 6,3%]
LL[[ãã= 1,42%]= 1,42%]
EjemploEjemplo.- Diseñar una fuente de voltaje DC, empleando un r ectificador de.- Diseñar una fuente de voltaje DC, empleando un r ectificador de
onda completa tipo-puente [diodoonda completa tipo-puente [diodo s de silicio], filtro C s de silicio], filtro C y regulador Zéner,y regulador Zéner,
DDCC,,LL DDCC,,LLquque se satatisisfafaga ga lalas ss sigiguiuienentetes cs conondidiciciononeses: V : V = = 9V9V; I ; I = 2= 25050mAmA, a, asusumimirr
CC PSPSquequeãã= 7,5% [so= 7,5% [sobre el capbre el capacitacitor]. Cor]. Calcualcular los vlar los valoralores de V es de V [a la s[a la salidalidaa
SS mmaaxx,,ZZ mmaaxx,,ZZ LLddeel l sseeccuunnddaarriio o ddeel l ttrraannssffoorrmmaaddoorr]], , RR, , CC, , II, , P P yyããen la carga [paraen la carga [para
zzestoesto, asu, asuma quma que r e r = 1,2= 1,2ÙÙ].].
C,minC,minSoluciónSolución.- C.- Comomo eo el vol voltltajaje míe míninimo mo dedel ril rizazado do [V[V ] ti] tienene que que se ser mer mayayor or ququee
el voltaje DC en la carga [9V], como el voltaje DC en la carga [9V], como se indica en al fig. se indica en al fig. 2.36; se asumirá2.36; se asumirá
C,minC,minuun n vvaalloorr: : V V = = 1111,,6655VV..
Así mismoAsí mismo
rrCC CC,,mmaaxx CC,,mmiinnV V = = V V - - VV
dondedonde
rCrCV V = = vovoltltajaje e de de ririzazado do sosobrbre e el el cacapapacicitotorr
FIGURA 2.35FIGURA 2.35
FIGURA 2.36FIGURA 2.36
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
CC[[ãã= 6,3%]= 6,3%]
LL[[ãã= 1,42%]= 1,42%]
EjemploEjemplo.- Diseñar una fuente de voltaje DC, empleando un r ectificador de.- Diseñar una fuente de voltaje DC, empleando un r ectificador de
onda completa tipo-puente [diodoonda completa tipo-puente [diodo s de silicio], filtro C s de silicio], filtro C y regulador Zéner,y regulador Zéner,
DDCC,,LL DDCC,,LLquque se satatisisfafaga ga lalas ss sigiguiuienentetes cs conondidiciciononeses: V : V = = 9V9V; I ; I = 2= 25050mAmA, a, asusumimirr
CC PSPSquequeãã= 7,5% [so= 7,5% [sobre el capbre el capacitacitor]. Cor]. Calcualcular los vlar los valoralores de V es de V [a la s[a la salidalidaa
SS mmaaxx,,ZZ mmaaxx,,ZZ LLddeel l sseeccuunnddaarriio o ddeel l ttrraannssffoorrmmaaddoorr]], , RR, , CC, , II, , P P yyããen la carga [paraen la carga [para
zzestoesto, asu, asuma quma que r e r = 1,2= 1,2ÙÙ].].
C,minC,minSoluciónSolución.- C.- Comomo eo el vol voltltajaje míe míninimo mo dedel ril rizazado do [V[V ] ti] tienene que que se ser mer mayayor or ququee
el voltaje DC en la carga [9V], como el voltaje DC en la carga [9V], como se indica en al fig. se indica en al fig. 2.36; se asumirá2.36; se asumirá
C,minC,minuun n vvaalloorr: : V V = = 1111,,6655VV..
Así mismoAsí mismo
rrCC CC,,mmaaxx CC,,mmiinnV V = = V V - - VV
dondedonde
rCrCV V = = vovoltltajaje e de de ririzazado do sosobrbre e el el cacapapacicitotorr
FIGURA 2.35FIGURA 2.35
FIGURA 2.36FIGURA 2.36
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11224 4 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
C,maxC,maxV V = = vovoltltajaje e pipico co ssobobre re eel l cacapapaccititoror
C,mimC,mimV V = v= vololtataje je mímíninimo mo sosobrbre ee el cl capapacacititor or = 1= 12V2V
También se sabe queTambién se sabe que
CCdondedondeãã= 0,075, entonces= 0,075, entonces
C,maxC,maxrreessoollvviieennddo o V V = = 1155,,1133VV..
SS,,mmiinn LLII ..I I = 2= 25050mmAA
S,minS,minV V = = 1111,,6655V V - - 99V V = = 22,,6655VV, , ppoor r ttaannttoo
SSse se escoescoge ge , , porqporque ue con con una una R R = = 1212ÙÙla corriente mínima, que circulala corriente mínima, que circula
SSpor R por R no será sufno será suficiente pariciente para que el zéna que el zéner regule.er regule.
,,
Z,maxZ,maxdde e aaqquuíí, , I I = = 661133mmA A - - 225500mmAA,,
Z,maxZ,maxP P = = 336633mmAAxx9V = 3,27W,9V = 3,27W,
LLEn caEn caso de qso de que R ue R se abse abrierriera,a,
Z,maxZ,maxI I = = 661133mmAA
Z,maxZ,maxP P = = 661133mmAAxx9V = 5,5W9V = 5,5W
También se sabe queTambién se sabe que
DC,CDC,Cdodondnde Ve V = co= compmpononenente cte conontitinunua soa sobrbre ee el cal capapacicitotorr
r,Cr,CVV= v= vooltltajaje de de re rizizadado so soobrbre ee el cl caapapacicitotorr
L,CL,CRR= r= reesisisstetencncia ia dde “e “ccarargaga” q” quue ve ve ee el cl caappacacititoror
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
C,maxC,maxV V = = vovoltltajaje e pipico co ssobobre re eel l cacapapaccititoror
C,mimC,mimV V = v= vololtataje je mímíninimo mo sosobrbre ee el cl capapacacititor or = 1= 12V2V
También se sabe queTambién se sabe que
CCdondedondeãã= 0,075, entonces= 0,075, entonces
C,maxC,maxrreessoollvviieennddo o V V = = 1155,,1133VV..
SS,,mmiinn LLII ..I I = 2= 25050mmAA
S,minS,minV V = = 1111,,6655V V - - 99V V = = 22,,6655VV, , ppoor r ttaannttoo
SSse se escoescoge ge , , porqporque ue con con una una R R = = 1212ÙÙla corriente mínima, que circulala corriente mínima, que circula
SSpor R por R no será sufno será suficiente pariciente para que el zéna que el zéner regule.er regule.
,,
Z,maxZ,maxdde e aaqquuíí, , I I = = 661133mmA A - - 225500mmAA,,
Z,maxZ,maxP P = = 336633mmAAxx9V = 3,27W,9V = 3,27W,
LLEn caEn caso de qso de que R ue R se abse abrierriera,a,
Z,maxZ,maxI I = = 661133mmAA
Z,maxZ,maxP P = = 661133mmAAxx9V = 5,5W9V = 5,5W
También se sabe queTambién se sabe que
DC,CDC,Cdodondnde Ve V = co= compmpononenente cte conontitinunua soa sobrbre ee el cal capapacicitotorr
r,Cr,CVV= v= vooltltajaje de de re rizizadado so soobrbre ee el cl caapapacicitotorr
L,CL,CRR= r= reesisisstetencncia ia dde “e “ccarargaga” q” quue ve ve ee el cl caappacacititoror
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11225 5 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
r,Cr,CV V = 1= 15,5,1313V - V - 1111,6,65V 5V = 3= 3,4,48V8V
L,CL,CR R = = 1100ÙÙ+ 1,2+ 1,2ÙÙ223636ÙÙ= 11,16= 11,16ÙÙ
al reemplazar estos valores en la ecuación anterior , se tieneal reemplazar estos valores en la ecuación anterior , se tiene
, de donde, de donde
, por tanto, por tanto
r,Lr,LPara ePara el cálcl cálculo deulo del voltl voltaje daje de rizae rizado en ldo en la caa cargrga: Va: V, se ut, se utiliziliza el dia el divisovisorr
de voltaje.de voltaje.
,,
PSPSV V = 1= 15,5,1313V + V + 1,1,2V 2V = 1= 16,6,3333VV
,,
,,
Otras Aplicaciones del Zéner Otras Aplicaciones del Zéner .- Se pueden utilizar diodos zéner para generar.- Se pueden utilizar diodos zéner para generar
diferentes voltadiferentes volta jes de referencia, el jes de referencia, el circuito de la fig. 2.37 muestra uncircuito de la fig. 2.37 muestra un
FIGURA 2.37FIGURA 2.37
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
r,Cr,CV V = 1= 15,5,1313V - V - 1111,6,65V 5V = 3= 3,4,48V8V
L,CL,CR R = = 1100ÙÙ+ 1,2+ 1,2ÙÙ223636ÙÙ= 11,16= 11,16ÙÙ
al reemplazar estos valores en la ecuación anterior , se tieneal reemplazar estos valores en la ecuación anterior , se tiene
, de donde, de donde
, por tanto, por tanto
r,Lr,LPara ePara el cálcl cálculo deulo del voltl voltaje daje de rizae rizado en ldo en la caa cargrga: Va: V, se ut, se utiliziliza el dia el divisovisorr
de voltaje.de voltaje.
,,
PSPSV V = 1= 15,5,1313V + V + 1,1,2V 2V = 1= 16,6,3333VV
,,
,,
Otras Aplicaciones del Zéner Otras Aplicaciones del Zéner .- Se pueden utilizar diodos zéner para generar.- Se pueden utilizar diodos zéner para generar
diferentes voltadiferentes volta jes de referencia, el jes de referencia, el circuito de la fig. 2.37 muestra uncircuito de la fig. 2.37 muestra un
FIGURA 2.37FIGURA 2.37
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11226 6 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
ejemplo con 3-niveles de voltaje que pueden obtener se con dos zéner.ejemplo con 3-niveles de voltaje que pueden obtener se con dos zéner.
También se lo puede usar como recortador de onda. L a fig. 2.38 muestraTambién se lo puede usar como recortador de onda. L a fig. 2.38 muestra
un recortador de picos [positivo y negativo] y la f orma de un recortador de picos [positivo y negativo] y la f orma de onda de salida.onda de salida.
Reguladores de Voltaje en C. I.Reguladores de Voltaje en C. I.
Regulación de LíneaRegulación de Línea.- Cuando el voltaje DC de entrada [línea] cambia, el.- Cuando el voltaje DC de entrada [línea] cambia, el
regulador de voltaje debe mantener un voltaje de sa lida aproximadamenteregulador de voltaje debe mantener un voltaje de sa lida aproximadamente
constante.constante.
LaLaregulación de línearegulación de línea se define se define como el porcecomo el porcentaje de cantaje de cambio en el volmbio en el voltajetaje
de salida para un cambio dado en de salida para un cambio dado en el voltaje de entrada [línel voltaje de entrada [lín ea]. Generalmentea]. Generalment ee
se expresa en unidades de %/V. Por ejemplo, una reg ulación de 0,05%/Vse expresa en unidades de %/V. Por ejemplo, una reg ulación de 0,05%/V
significa que el voltaje de salida cambia 0,05% cua ndo el voltajsignifica que el voltaje de salida cambia 0,05% cua ndo el voltaje de entradae de entrada
aumenta o disminuye un voltio. La regulación de lín ea se calcula con laaumenta o disminuye un voltio. La regulación de lín ea se calcula con la
siguiente ecuación.siguiente ecuación.
EjemploEjemplo.- Cuando la entrada a un regulador de voltaje dism inuye 2,5V, la.- Cuando la entrada a un regulador de voltaje dism inuye 2,5V, la
salida disminuye salida disminuye 0,15V. La salida nomi0,15V. La salida nomi nal es nal es de 12Vde 12V. Determinar la regula. Determinar la regula ciónción
de línea en %/V.de línea en %/V.
FIGURA 2.38FIGURA 2.38
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
ejemplo con 3-niveles de voltaje que pueden obtener se con dos zéner.ejemplo con 3-niveles de voltaje que pueden obtener se con dos zéner.
También se lo puede usar como recortador de onda. L a fig. 2.38 muestraTambién se lo puede usar como recortador de onda. L a fig. 2.38 muestra
un recortador de picos [positivo y negativo] y la f orma de un recortador de picos [positivo y negativo] y la f orma de onda de salida.onda de salida.
Reguladores de Voltaje en C. I.Reguladores de Voltaje en C. I.
Regulación de LíneaRegulación de Línea.- Cuando el voltaje DC de entrada [línea] cambia, el.- Cuando el voltaje DC de entrada [línea] cambia, el
regulador de voltaje debe mantener un voltaje de sa lida aproximadamenteregulador de voltaje debe mantener un voltaje de sa lida aproximadamente
constante.constante.
LaLaregulación de línearegulación de línea se define se define como el porcecomo el porcentaje de cantaje de cambio en el volmbio en el voltajetaje
de salida para un cambio dado en de salida para un cambio dado en el voltaje de entrada [línel voltaje de entrada [lín ea]. Generalmentea]. Generalment ee
se expresa en unidades de %/V. Por ejemplo, una reg ulación de 0,05%/Vse expresa en unidades de %/V. Por ejemplo, una reg ulación de 0,05%/V
significa que el voltaje de salida cambia 0,05% cua ndo el voltajsignifica que el voltaje de salida cambia 0,05% cua ndo el voltaje de entradae de entrada
aumenta o disminuye un voltio. La regulación de lín ea se calcula con laaumenta o disminuye un voltio. La regulación de lín ea se calcula con la
siguiente ecuación.siguiente ecuación.
EjemploEjemplo.- Cuando la entrada a un regulador de voltaje dism inuye 2,5V, la.- Cuando la entrada a un regulador de voltaje dism inuye 2,5V, la
salida disminuye salida disminuye 0,15V. La salida nomi0,15V. La salida nomi nal es nal es de 12Vde 12V. Determinar la regula. Determinar la regula ciónción
de línea en %/V.de línea en %/V.
FIGURA 2.38FIGURA 2.38
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11227 7 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
por tanto,por tanto,
Regulación de CargaRegulación de Carga.- Cuando la cantidad de corrien.- Cuando la cantidad de corrien te a través de la cargate a través de la carga
cambia debido a variaciones en la resistencia de ca rga, el reguladocambia debido a variaciones en la resistencia de ca rga, el regulado r deber debe
mantmantener ener un volun voltaje de salida aproximadataje de salida aproximada mente constante a mente constante a través de la carga.través de la carga.
LaLaRegulación de CargaRegulación de Carga se define como el porcentaje de cambio de voltajese define como el porcentaje de cambio de voltaje
en la salida para un cambio dado en en la salida para un cambio dado en la corriente de carga. Una manera dela corriente de carga. Una manera de
expresar la reguexpresar la regulación de carga es clación de carga es como un porcentaje de cambio en la salidaomo un porcentaje de cambio en la salida
sin carga [No-Load = NL] a plena carga [Full-Load = FL], [fig. 2.39].sin carga [No-Load = NL] a plena carga [Full-Load = FL], [fig. 2.39].
De manDe manera alternativa, era alternativa, la regulación la regulación de carga se de carga se expresa coexpresa como un pomo un porcenrcentajetaje
de cambio en el voltaje de salida por cada mA de ca mbio en la corrientede cambio en el voltaje de salida por cada mA de ca mbio en la corriente
de carga. Por ejemplo, una regulación de carga de 0 ,02%/mA significa quede carga. Por ejemplo, una regulación de carga de 0 ,02%/mA significa que
el voltaje de salida cambel voltaje de salida camb ia 0,02% cuando la corriente de carga aumenta oia 0,02% cuando la corriente de carga aumenta o
disminuye 1mA.disminuye 1mA.
EjemploEjemplo.- Cierto regulador de voltaje tiene una salida de 15V cuando no.- Cierto regulador de voltaje tiene una salida de 15V cuando no
LLhay corriente de carga (hay corriente de carga ( I I = 0). Cuando está a plena corriente de carga= 0). Cuando está a plena corriente de carga
25mA, el voltaje de salida es 25mA, el voltaje de salida es 14,8V. Expresar la regulación de voltaje como14,8V. Expresar la regulación de voltaje como
porcentaje de cambiporcentaje de cambi o desde sin carga a plena carga y tamo desde sin carga a plena carga y tam bién como porcentajebién como porcentaje
de cambio por cada mA de cambio en la corriente de carga.de cambio por cada mA de cambio en la corriente de carga.
NNLL FFLLV = V = 1155V V y y V = V = 1144,,88VV
La regulación de carga esLa regulación de carga es
FIGURA 2.39FIGURA 2.39
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
por tanto,por tanto,
Regulación de CargaRegulación de Carga.- Cuando la cantidad de corrien.- Cuando la cantidad de corrien te a través de la cargate a través de la carga
cambia debido a variaciones en la resistencia de ca rga, el reguladocambia debido a variaciones en la resistencia de ca rga, el regulado r deber debe
mantmantener ener un volun voltaje de salida aproximadataje de salida aproximada mente constante a mente constante a través de la carga.través de la carga.
LaLaRegulación de CargaRegulación de Carga se define como el porcentaje de cambio de voltajese define como el porcentaje de cambio de voltaje
en la salida para un cambio dado en en la salida para un cambio dado en la corriente de carga. Una manera dela corriente de carga. Una manera de
expresar la reguexpresar la regulación de carga es clación de carga es como un porcentaje de cambio en la salidaomo un porcentaje de cambio en la salida
sin carga [No-Load = NL] a plena carga [Full-Load = FL], [fig. 2.39].sin carga [No-Load = NL] a plena carga [Full-Load = FL], [fig. 2.39].
De manDe manera alternativa, era alternativa, la regulación la regulación de carga se de carga se expresa coexpresa como un pomo un porcenrcentajetaje
de cambio en el voltaje de salida por cada mA de ca mbio en la corrientede cambio en el voltaje de salida por cada mA de ca mbio en la corriente
de carga. Por ejemplo, una regulación de carga de 0 ,02%/mA significa quede carga. Por ejemplo, una regulación de carga de 0 ,02%/mA significa que
el voltaje de salida cambel voltaje de salida camb ia 0,02% cuando la corriente de carga aumenta oia 0,02% cuando la corriente de carga aumenta o
disminuye 1mA.disminuye 1mA.
EjemploEjemplo.- Cierto regulador de voltaje tiene una salida de 15V cuando no.- Cierto regulador de voltaje tiene una salida de 15V cuando no
LLhay corriente de carga (hay corriente de carga ( I I = 0). Cuando está a plena corriente de carga= 0). Cuando está a plena corriente de carga
25mA, el voltaje de salida es 25mA, el voltaje de salida es 14,8V. Expresar la regulación de voltaje como14,8V. Expresar la regulación de voltaje como
porcentaje de cambiporcentaje de cambi o desde sin carga a plena carga y tamo desde sin carga a plena carga y tam bién como porcentajebién como porcentaje
de cambio por cada mA de cambio en la corriente de carga.de cambio por cada mA de cambio en la corriente de carga.
NNLL FFLLV = V = 1155V V y y V = V = 1144,,88VV
La regulación de carga esLa regulación de carga es
FIGURA 2.39FIGURA 2.39
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11228 8 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Regulación de Carga =Regulación de Carga =
por tanto,por tanto,
La regulación de carga también puede expresarse com oLa regulación de carga también puede expresarse com o
Cuando el cambio de Cuando el cambio de la corriente de carga es desde sin carga hasta plen ala corriente de carga es desde sin carga hasta plen a
carga 25mA.carga 25mA.
Reguladores de Voltaje en Circuito IntegradoReguladores de Voltaje en Circuito Integrado.- Los reguladores de.- Los reguladores de
voltaje en general están constituidos de las siguie ntes partes básicasvoltaje en general están constituidos de las siguie ntes partes básicas
relacionadarelacionadas, [aunque s, [aunque pueden darse ciertas variaciones], como se pueden darse ciertas variaciones], como se muestramuestra
en la fig. 2.40.en la fig. 2.40.
##MMuueessttrraa [[PPootteenncciióómmeettrroo]]
##RReeffeerreenncciiaa [[ZZéénneerr]]
##CCoommppaarraaddoorr [[TTrraannssiissttoorr]]
##AAmmpplliiffiiccaaddoorr[[TTrraannssiissttoorr]]
##CCoonnttrrooll [[TTrraannssiissttoorr]]
##Protección de sobrecargaProtección de sobrecarga
Reguladores de VoltajReguladores de Voltaje de la serie 78e de la serie 78XX XX .- Son reguladores .- Son reguladores de volde voltaje postaje positivitivoo
en circen circuito intuito integraegrado [CI] de tredo [CI] de tres termis terminalesnales, que tienen , que tienen amplia uamplia utilizacióntilización
en aplicaciones prácticas. Poseen las siguientes ca racterísticas.en aplicaciones prácticas. Poseen las siguientes ca racterísticas.
FIGURA 2.40FIGURA 2.40
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Regulación de Carga =Regulación de Carga =
por tanto,por tanto,
La regulación de carga también puede expresarse com oLa regulación de carga también puede expresarse com o
Cuando el cambio de Cuando el cambio de la corriente de carga es desde sin carga hasta plen ala corriente de carga es desde sin carga hasta plen a
carga 25mA.carga 25mA.
Reguladores de Voltaje en Circuito IntegradoReguladores de Voltaje en Circuito Integrado.- Los reguladores de.- Los reguladores de
voltaje en general están constituidos de las siguie ntes partes básicasvoltaje en general están constituidos de las siguie ntes partes básicas
relacionadarelacionadas, [aunque s, [aunque pueden darse ciertas variaciones], como se pueden darse ciertas variaciones], como se muestramuestra
en la fig. 2.40.en la fig. 2.40.
##MMuueessttrraa [[PPootteenncciióómmeettrroo]]
##RReeffeerreenncciiaa [[ZZéénneerr]]
##CCoommppaarraaddoorr [[TTrraannssiissttoorr]]
##AAmmpplliiffiiccaaddoorr[[TTrraannssiissttoorr]]
##CCoonnttrrooll [[TTrraannssiissttoorr]]
##Protección de sobrecargaProtección de sobrecarga
Reguladores de VoltajReguladores de Voltaje de la serie 78e de la serie 78XX XX .- Son reguladores .- Son reguladores de volde voltaje postaje positivitivoo
en circen circuito intuito integraegrado [CI] de tredo [CI] de tres termis terminalesnales, que tienen , que tienen amplia uamplia utilizacióntilización
en aplicaciones prácticas. Poseen las siguientes ca racterísticas.en aplicaciones prácticas. Poseen las siguientes ca racterísticas.
FIGURA 2.40FIGURA 2.40
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11229 9 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
##Corriente de salida hasta 1,5ACorriente de salida hasta 1,5A
##Protección de sobrecarga térmica internaProtección de sobrecarga térmica interna
##Capacidad para alta disipación de Capacidad para alta disipación de potenciapotencia
##Limitación interna de corriente de corto-circuitoLimitación interna de corriente de corto-circuito
DescripciónDescripción.- Esta serie de reguladores de voltaje en CI para voltajes fi.- Esta serie de reguladores de voltaje en CI para voltajes fijos,jos,
está diseñada para un amplio rango de aplicaciones, que incluyen regestá diseñada para un amplio rango de aplicaciones, que incluyen regulaciónulación
en la tarjeta paren la tarjeta para eliminacióa eliminación de ruido y problemn de ruido y problemas de as de distribuciódistribución, asociadosn, asociados
con la regulación en un solo punto. Cada uno de est os reguladores puedecon la regulación en un solo punto. Cada uno de est os reguladores puede
proporcionar hasta 1,5A de corriente de salida. La limitación interna deproporcionar hasta 1,5A de corriente de salida. La limitación interna de
corriente y las características de corte térmico de corriente y las características de corte térmico de estos reguladores losestos reguladores los
hace casi inmunes a la hace casi inmunes a la sobrecarga. Además de usarlos como sobrecarga. Además de usarlos como reguladores dereguladores de
voltaje fijo, a esvoltaje fijo, a estos dispositivos stos dispositivos se los puede usar con compoe los puede usar con compo nentnentes extes externosernos
para obtener voltajes y corrientpara obtener voltajes y corrient es de salida ajustables y también usarloses de salida ajustables y también usarlos
como elementos paso-de-potencia en reguladores de p recisión.como elementos paso-de-potencia en reguladores de p recisión.
Opciones DisponiblesOpciones Disponibles
CI N°CI N°
Vo [V]Vo [V]
nominalnominal
Vin(min)Vin(min)
[V[V]]
Vin(max)Vin(max)
[V[V]]
77880055 55 77,,33 2200
77880066 66 88,,33 2200
77880088 88 1100,,55 2233
77888855 88,,55 1100,,55 2255
77881100 1100 1122,,55 2255
77881122 1122 1144,,66 2277
77881155 1155 1177,,77 3300
77881188 1188 2211 3333
77882244 2244 2277,,11 3388
La serie 78XXC se caracteriza por operar en el rang o de temperatura deLa serie 78XXC se caracteriza por operar en el rang o de temperatura de
0°C a 125°C. El 7805Q y 0°C a 125°C. El 7805Q y el 7812Q se caracterizan por operar en el rangoel 7812Q se caracterizan por operar en el rango
de temperatura de -40°C a 125°C.de temperatura de -40°C a 125°C.
Recomendaciones del FabricanteRecomendaciones del Fabricante .- La forma de conectar el regulador de la.- La forma de conectar el regulador de la
FIGURA 2.41FIGURA 2.41
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
##Corriente de salida hasta 1,5ACorriente de salida hasta 1,5A
##Protección de sobrecarga térmica internaProtección de sobrecarga térmica interna
##Capacidad para alta disipación de Capacidad para alta disipación de potenciapotencia
##Limitación interna de corriente de corto-circuitoLimitación interna de corriente de corto-circuito
DescripciónDescripción.- Esta serie de reguladores de voltaje en CI para voltajes fi.- Esta serie de reguladores de voltaje en CI para voltajes fijos,jos,
está diseñada para un amplio rango de aplicaciones, que incluyen regestá diseñada para un amplio rango de aplicaciones, que incluyen regulaciónulación
en la tarjeta paren la tarjeta para eliminacióa eliminación de ruido y problemn de ruido y problemas de as de distribuciódistribución, asociadosn, asociados
con la regulación en un solo punto. Cada uno de est os reguladores puedecon la regulación en un solo punto. Cada uno de est os reguladores puede
proporcionar hasta 1,5A de corriente de salida. La limitación interna deproporcionar hasta 1,5A de corriente de salida. La limitación interna de
corriente y las características de corte térmico de corriente y las características de corte térmico de estos reguladores losestos reguladores los
hace casi inmunes a la hace casi inmunes a la sobrecarga. Además de usarlos como sobrecarga. Además de usarlos como reguladores dereguladores de
voltaje fijo, a esvoltaje fijo, a estos dispositivos stos dispositivos se los puede usar con compoe los puede usar con compo nentnentes extes externosernos
para obtener voltajes y corrientpara obtener voltajes y corrient es de salida ajustables y también usarloses de salida ajustables y también usarlos
como elementos paso-de-potencia en reguladores de p recisión.como elementos paso-de-potencia en reguladores de p recisión.
Opciones DisponiblesOpciones Disponibles
CI N°CI N°
Vo [V]Vo [V]
nominalnominal
Vin(min)Vin(min)
[V[V]]
Vin(max)Vin(max)
[V[V]]
77880055 55 77,,33 2200
77880066 66 88,,33 2200
77880088 88 1100,,55 2233
77888855 88,,55 1100,,55 2255
77881100 1100 1122,,55 2255
77881122 1122 1144,,66 2277
77881155 1155 1177,,77 3300
77881188 1188 2211 3333
77882244 2244 2277,,11 3388
La serie 78XXC se caracteriza por operar en el rang o de temperatura deLa serie 78XXC se caracteriza por operar en el rang o de temperatura de
0°C a 125°C. El 7805Q y 0°C a 125°C. El 7805Q y el 7812Q se caracterizan por operar en el rangoel 7812Q se caracterizan por operar en el rango
de temperatura de -40°C a 125°C.de temperatura de -40°C a 125°C.
Recomendaciones del FabricanteRecomendaciones del Fabricante .- La forma de conectar el regulador de la.- La forma de conectar el regulador de la
FIGURA 2.41FIGURA 2.41
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11330 0 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
serie 78XX, recomendada por el fabricante, se muest ra en la fig. 2.42.serie 78XX, recomendada por el fabricante, se muest ra en la fig. 2.42.
Cuando un CI está conectado a unos cuantos cm de la fuente no regulada,Cuando un CI está conectado a unos cuantos cm de la fuente no regulada,
la inductancia de los conectores puede producir osc ilaciones dentro della inductancia de los conectores puede producir osc ilaciones dentro del
11CI. El fCI. El fabricante recomienda el abricante recomienda el uso de uuso de un capacitor n capacitor C C = 0,33= 0,33ììF que seF que se
utilizará si el regulador está ubicado a más de 10c m desde el capacitorutilizará si el regulador está ubicado a más de 10c m desde el capacitor
22del filtro de ldel filtro de l a fuente a fuente no regulada y uno regulada y u n capacitor C n capacitor C = 0,1= 0,1ììF que no esF que no es
22necesario para estabilidad, pero que mejora la resp uesta transitoria. Cnecesario para estabilidad, pero que mejora la resp uesta transitoria. C
debe utilizarse cuando se usen conectores largos pa ra conectar la carga,debe utilizarse cuando se usen conectores largos pa ra conectar la carga,
o cuando la respuesta o cuando la respuesta trantransitoria sea crítica. Genersitoria sea crítica. Gener almente son capacitoalmente son capacito resres
cerámicos tipo disco.cerámicos tipo disco.
Fuente de Voltaje DC Regulada CompletaFuente de Voltaje DC Regulada Completa
Cf = capacitor del filtroCf = capacitor del filtro
En el secundario En el secundario del tradel transformador nsformador se se tiene utiene un voltan voltaje aproje aproximado ximado dede
RMSRMS1188VV..
El rectificador conjuntamente con el filtro capacit ivo proporcionan unEl rectificador conjuntamente con el filtro capacit ivo proporcionan un
FIGURA 2.42FIGURA 2.42
FIGURA 2.43FIGURA 2.43
FIGURA 2.44FIGURA 2.44
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
serie 78XX, recomendada por el fabricante, se muest ra en la fig. 2.42.serie 78XX, recomendada por el fabricante, se muest ra en la fig. 2.42.
Cuando un CI está conectado a unos cuantos cm de la fuente no regulada,Cuando un CI está conectado a unos cuantos cm de la fuente no regulada,
la inductancia de los conectores puede producir osc ilaciones dentro della inductancia de los conectores puede producir osc ilaciones dentro del
11CI. El fCI. El fabricante recomienda el abricante recomienda el uso de uuso de un capacitor n capacitor C C = 0,33= 0,33ììF que seF que se
utilizará si el regulador está ubicado a más de 10c m desde el capacitorutilizará si el regulador está ubicado a más de 10c m desde el capacitor
22del filtro de ldel filtro de l a fuente a fuente no regulada y uno regulada y u n capacitor C n capacitor C = 0,1= 0,1ììF que no esF que no es
22necesario para estabilidad, pero que mejora la resp uesta transitoria. Cnecesario para estabilidad, pero que mejora la resp uesta transitoria. C
debe utilizarse cuando se usen conectores largos pa ra conectar la carga,debe utilizarse cuando se usen conectores largos pa ra conectar la carga,
o cuando la respuesta o cuando la respuesta trantransitoria sea crítica. Genersitoria sea crítica. Gener almente son capacitoalmente son capacito resres
cerámicos tipo disco.cerámicos tipo disco.
Fuente de Voltaje DC Regulada CompletaFuente de Voltaje DC Regulada Completa
Cf = capacitor del filtroCf = capacitor del filtro
En el secundario En el secundario del tradel transformador nsformador se se tiene utiene un voltan voltaje aproje aproximado ximado dede
RMSRMS1188VV..
El rectificador conjuntamente con el filtro capacit ivo proporcionan unEl rectificador conjuntamente con el filtro capacit ivo proporcionan un
FIGURA 2.42FIGURA 2.42
FIGURA 2.43FIGURA 2.43
FIGURA 2.44FIGURA 2.44
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11331 1 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
voltaje no reguladvoltaje no regulad o de un o de un valor aproximadvalor aproximad o de 24V pico, con un rizado deo de 24V pico, con un rizado de
algunos algunos voltios voltios [fig. 2[fig. 2.44], como entrada al re.44], como entrada al re guladgulador. El regor. El regulador entregaulador entrega
DCDCun vun voltoltaje naje nomiominal dnal de 12V e 12V regregulauladosdos..
PPAARRÁÁMMEETTRROO MMíínnTTííppiiccooMMááxx UUnniidd
VVOOLLTTAAJJE E DDE E SSAALLIIDDAA 1111,,55 1122 1122,,55 VV
RREECCHHAAZZO O AAL L RRUUIIDDOO 5555 7711 ddBB
RREEGGUULLAACCIIÓÓN N DDE E LLÍÍNNEEAA 44 112200 mmVV
RREEGGUULLAACCIIÓÓN N DDE E CCAARRGGAA 1122 112200 mmVV
CCOORRRR. . SSAALLIIDDA A EEN N CC..CC.. 335500 mmA A
CCOORRRR. . PPIICCO O DDE E SSAALLIIDDAA 22,,22 A A
VVOOLLTTAAJJE E DDE E DDIIFFEERREENNCCIIAA 22,,00 VV
RREESSIISSTTEENNCCIIA A DDE E SSAALLIIDDAA 1188 mmÙÙ
Parámetros ImportantesParámetros Importantes
Voltaje de Salida Voltaje de Salida.- El voltaje de salida típico es .- El voltaje de salida típico es de 12V, pero, en un mismode 12V, pero, en un mismo
lote, plote, pueden haber ueden haber variaciones variaciones entre un entre un mínimo de mínimo de 11,5V y un máximo de 1211,5V y un máximo de 12,5V.,5V.
Rechazo aRechazo al Ruidl Ruidoo.- Es .- Es el logaritmo base-10 de la relacel logaritmo base-10 de la relac ión de voltaje de rizadoión de voltaje de rizado
de la entrada con respecto al de de la entrada con respecto al de la salida multiplicado por 20, sus unidadela salida multiplicado por 20, sus unidade ss
son decibelios.son decibelios.
Regulación de LíneaRegulación de Línea.- La variación del .- La variación del voltaje de salida [para variacionesvoltaje de salida [para variaciones
del voltaje de la del voltaje de la línelínea] nora] normalmente es de 4mV, pero pumalmente es de 4mV, pero pu ede llegar a un máxede llegar a un máximoimo
de 120mV.de 120mV.
Regulación de CargaRegulación de Carga.- La variación del voltaje .- La variación del voltaje de salida de salida [para variaciones[para variaciones
de la corriente de carga] normalde la corriente de carga] normal mente es de 12mV, pero puede llegamente es de 12mV, pero puede llega r a unr a un
máximo de 120mV.máximo de 120mV.
Corriente de Salida en Corto CircuitoCorriente de Salida en Corto Circuito.- La cantidad de corriente máxima se limita.- La cantidad de corriente máxima se limita
a 350mA, si existe un corto circuito o por un compo nente defectuoso.a 350mA, si existe un corto circuito o por un compo nente defectuoso.
Corriente Pico de SalidaCorriente Pico de Salida.- Indica que por breves espacios de tiempo la corr iente.- Indica que por breves espacios de tiempo la corr iente
puede llegar a ser de hasta 2,2A.puede llegar a ser de hasta 2,2A.
DiferenciDiferencia de Va de Voltajeoltaje.- La diferencia de voltaj.- La diferencia de voltaj e normalmente es de 2V, es lae normalmente es de 2V, es la
mínima diferencia de voltaje a mínima diferencia de voltaje a través de los terminales de través de los terminales de entrada-salientrada-salidada
que debe mantenerse para que el que debe mantenerse para que el CI funcione como regulador.CI funcione como regulador.
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
voltaje no reguladvoltaje no regulad o de un o de un valor aproximadvalor aproximad o de 24V pico, con un rizado deo de 24V pico, con un rizado de
algunos algunos voltios voltios [fig. 2[fig. 2.44], como entrada al re.44], como entrada al re guladgulador. El regor. El regulador entregaulador entrega
DCDCun vun voltoltaje naje nomiominal dnal de 12V e 12V regregulauladosdos..
PPAARRÁÁMMEETTRROO MMíínnTTííppiiccooMMááxx UUnniidd
VVOOLLTTAAJJE E DDE E SSAALLIIDDAA 1111,,55 1122 1122,,55 VV
RREECCHHAAZZO O AAL L RRUUIIDDOO 5555 7711 ddBB
RREEGGUULLAACCIIÓÓN N DDE E LLÍÍNNEEAA 44 112200 mmVV
RREEGGUULLAACCIIÓÓN N DDE E CCAARRGGAA 1122 112200 mmVV
CCOORRRR. . SSAALLIIDDA A EEN N CC..CC.. 335500 mmA A
CCOORRRR. . PPIICCO O DDE E SSAALLIIDDAA 22,,22 A A
VVOOLLTTAAJJE E DDE E DDIIFFEERREENNCCIIAA 22,,00 VV
RREESSIISSTTEENNCCIIA A DDE E SSAALLIIDDAA 1188 mmÙÙ
Parámetros ImportantesParámetros Importantes
Voltaje de Salida Voltaje de Salida.- El voltaje de salida típico es .- El voltaje de salida típico es de 12V, pero, en un mismode 12V, pero, en un mismo
lote, plote, pueden haber ueden haber variaciones variaciones entre un entre un mínimo de mínimo de 11,5V y un máximo de 1211,5V y un máximo de 12,5V.,5V.
Rechazo aRechazo al Ruidl Ruidoo.- Es .- Es el logaritmo base-10 de la relacel logaritmo base-10 de la relac ión de voltaje de rizadoión de voltaje de rizado
de la entrada con respecto al de de la entrada con respecto al de la salida multiplicado por 20, sus unidadela salida multiplicado por 20, sus unidade ss
son decibelios.son decibelios.
Regulación de LíneaRegulación de Línea.- La variación del .- La variación del voltaje de salida [para variacionesvoltaje de salida [para variaciones
del voltaje de la del voltaje de la línelínea] nora] normalmente es de 4mV, pero pumalmente es de 4mV, pero pu ede llegar a un máxede llegar a un máximoimo
de 120mV.de 120mV.
Regulación de CargaRegulación de Carga.- La variación del voltaje .- La variación del voltaje de salida de salida [para variaciones[para variaciones
de la corriente de carga] normalde la corriente de carga] normal mente es de 12mV, pero puede llegamente es de 12mV, pero puede llega r a unr a un
máximo de 120mV.máximo de 120mV.
Corriente de Salida en Corto CircuitoCorriente de Salida en Corto Circuito.- La cantidad de corriente máxima se limita.- La cantidad de corriente máxima se limita
a 350mA, si existe un corto circuito o por un compo nente defectuoso.a 350mA, si existe un corto circuito o por un compo nente defectuoso.
Corriente Pico de SalidaCorriente Pico de Salida.- Indica que por breves espacios de tiempo la corr iente.- Indica que por breves espacios de tiempo la corr iente
puede llegar a ser de hasta 2,2A.puede llegar a ser de hasta 2,2A.
DiferenciDiferencia de Va de Voltajeoltaje.- La diferencia de voltaj.- La diferencia de voltaj e normalmente es de 2V, es lae normalmente es de 2V, es la
mínima diferencia de voltaje a mínima diferencia de voltaje a través de los terminales de través de los terminales de entrada-salientrada-salidada
que debe mantenerse para que el que debe mantenerse para que el CI funcione como regulador.CI funcione como regulador.
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11332 2 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
ResistenciResistencia de Salida de Salidaa.- Es la resistencia que ve la carga en la fuente. Idealmente.- Es la resistencia que ve la carga en la fuente. Idealmente
es un corto circuito.es un corto circuito.
EjemploEjemplo.- Determinar el valor máximo de la corriente de ca rga al que se.- Determinar el valor máximo de la corriente de ca rga al que se
mantiene la regulación para el circumantiene la regulación para el circu ito de la fig. 2.45, donde Cf = 220ito de la fig. 2.45, donde Cf = 220 ììf.f.
rrV V = 24,= 24,26V - 26V - 14,614,6V = 9,V = 9,66V66V
, despejando de aquí, despejando de aquí
DDCC,,LL rrI I = = 22VVCCf f = = 22 X X 9,66V9,66V X X 220220 X X 1010FF X X 60Hz = 255mA60Hz = 255mA
-6-6
L,minL,mino lo lo qo que ue ees ls lo mo misismomo, R , R = 1= 12V2V/0/0,,25255A 5A = 4= 477ÙÙ
EjemploEjemplo.- Para el circuito de la fig. 2.47, determinar el voltaje de rizado.- Para el circuito de la fig. 2.47, determinar el voltaje de rizado
LL ff CCen len la saa salidlida. R a. R = 15= 15ÙÙ, C , C = 2= 2202000ììF [capaF [capacitocitor del filtr del filtro], V ro], V = 25V y e= 25V y ell
rechazo al rizado es 70db.rechazo al rizado es 70db.
FIGURA 2.45FIGURA 2.45
FIGURA 2.46FIGURA 2.46
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
ResistenciResistencia de Salida de Salidaa.- Es la resistencia que ve la carga en la fuente. Idealmente.- Es la resistencia que ve la carga en la fuente. Idealmente
es un corto circuito.es un corto circuito.
EjemploEjemplo.- Determinar el valor máximo de la corriente de ca rga al que se.- Determinar el valor máximo de la corriente de ca rga al que se
mantiene la regulación para el circumantiene la regulación para el circu ito de la fig. 2.45, donde Cf = 220ito de la fig. 2.45, donde Cf = 220 ììf.f.
rrV V = 24,= 24,26V - 26V - 14,614,6V = 9,V = 9,66V66V
, despejando de aquí, despejando de aquí
DDCC,,LL rrI I = = 22VVCCf f = = 22 X X 9,66V9,66V X X 220220 X X 1010FF X X 60Hz = 255mA60Hz = 255mA
-6-6
L,minL,mino lo lo qo que ue ees ls lo mo misismomo, R , R = 1= 12V2V/0/0,,25255A 5A = 4= 477ÙÙ
EjemploEjemplo.- Para el circuito de la fig. 2.47, determinar el voltaje de rizado.- Para el circuito de la fig. 2.47, determinar el voltaje de rizado
LL ff CCen len la saa salidlida. R a. R = 15= 15ÙÙ, C , C = 2= 2202000ììF [capaF [capacitocitor del filtr del filtro], V ro], V = 25V y e= 25V y ell
rechazo al rizado es 70db.rechazo al rizado es 70db.
FIGURA 2.45FIGURA 2.45
FIGURA 2.46FIGURA 2.46
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11333 3 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
DC,LDC,LV V = = 1155VV, , eennttoonncceess
r,Cr,CVolVoltajtaje de de re rizaizado do sobsobre re el el capcapaciacitor tor [V[V]]
, por tanto, por tanto
, el rechazo al rizado, el rechazo al rizado
se se define define como como [dB], [dB], de de donde,donde,
70dB 70dB = = 20dB 20dB , , resolviendoresolviendo, , se se tienetiene
r,Lr,LV V = 1,= 1,2mV 2mV y ey el fal factoctor dr de rie rizadzado eo en la n la cacarga rga serseráá
Reguladores de Voltaje AjustableReguladores de Voltaje Ajustable.- El CI-LM317 [LM337 para voltajes.- El CI-LM317 [LM337 para voltajes
negativos] es un ejemplo de circuito integnegativos] es un ejemplo de circuito integ rado de un regulador de voltajerado de un regulador de voltaje
positivo, que tiene tres terminales con voltaje de salida ajustable [desdepositivo, que tiene tres terminales con voltaje de salida ajustable [desde
1,2V hasta 37V, y hasta 1,5A]. Normalment1,2V hasta 37V, y hasta 1,5A]. Normalment e no requieren capacitores a menose no requieren capacitores a menos
que el regulador esté a más que el regulador esté a más de 15cm del capacitor del de 15cm del capacitor del filtro, en cuyo casofiltro, en cuyo caso
se requiere un capacitor bypass. Para se requiere un capacitor bypass. Para mejorar la respuesta transitoria,mejorar la respuesta transitoria,
se añade un capacitor opcional a la salida. Para lo grar una relación dese añade un capacitor opcional a la salida. Para lo grar una relación de
rechazo al rizado [muy difícil de conseguir con reg uladrechazo al rizado [muy difícil de conseguir con reg uladores de 3-terminalesores de 3-terminales
normanormalizadlizados], sos], se puede usar un e puede usar un capacitor bycapacitor bypass en parapass en paralelo con el lelo con el terminalterminal
de ajuste.de ajuste.
FIGURA 2.47FIGURA 2.47
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
DC,LDC,LV V = = 1155VV, , eennttoonncceess
r,Cr,CVolVoltajtaje de de re rizaizado do sobsobre re el el capcapaciacitor tor [V[V]]
, por tanto, por tanto
, el rechazo al rizado, el rechazo al rizado
se se define define como como [dB], [dB], de de donde,donde,
70dB 70dB = = 20dB 20dB , , resolviendoresolviendo, , se se tienetiene
r,Lr,LV V = 1,= 1,2mV 2mV y ey el fal factoctor dr de rie rizadzado eo en la n la cacarga rga serseráá
Reguladores de Voltaje AjustableReguladores de Voltaje Ajustable.- El CI-LM317 [LM337 para voltajes.- El CI-LM317 [LM337 para voltajes
negativos] es un ejemplo de circuito integnegativos] es un ejemplo de circuito integ rado de un regulador de voltajerado de un regulador de voltaje
positivo, que tiene tres terminales con voltaje de salida ajustable [desdepositivo, que tiene tres terminales con voltaje de salida ajustable [desde
1,2V hasta 37V, y hasta 1,5A]. Normalment1,2V hasta 37V, y hasta 1,5A]. Normalment e no requieren capacitores a menose no requieren capacitores a menos
que el regulador esté a más que el regulador esté a más de 15cm del capacitor del de 15cm del capacitor del filtro, en cuyo casofiltro, en cuyo caso
se requiere un capacitor bypass. Para se requiere un capacitor bypass. Para mejorar la respuesta transitoria,mejorar la respuesta transitoria,
se añade un capacitor opcional a la salida. Para lo grar una relación dese añade un capacitor opcional a la salida. Para lo grar una relación de
rechazo al rizado [muy difícil de conseguir con reg uladrechazo al rizado [muy difícil de conseguir con reg uladores de 3-terminalesores de 3-terminales
normanormalizadlizados], sos], se puede usar un e puede usar un capacitor bycapacitor bypass en parapass en paralelo con el lelo con el terminalterminal
de ajuste.de ajuste.
FIGURA 2.47FIGURA 2.47
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11334 4 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
La fig. 2.48 muestra la distribución de terminales [pines] y la formaLa fig. 2.48 muestra la distribución de terminales [pines] y la forma
de conexión recomendada por el fabricante, así como las ecuaciones parade conexión recomendada por el fabricante, así como las ecuaciones para
el cálculo del voltaje de el cálculo del voltaje de salida.salida.
Por tantoPor tanto
outoutEjemploEjemplo.- Para el circuito de la fig. 2.49 determinar el r ango de.- Para el circuito de la fig. 2.49 determinar el r ango de V V ..
11 22ConConsidsideraerar R r R = 22= 2200ÙÙ, R , R un poun potenctenciómeiómetro dtro de 5Ke 5KÙÙ..
22 OOuuttCuCuanando do R R = 0= 0ÙÙ, , V V = = 11,,2255VV
22CuCuanando do R R = 5= 5KKÙÙ,,
FIGURA 2.48FIGURA 2.48
FIGURA 2.49FIGURA 2.49
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
La fig. 2.48 muestra la distribución de terminales [pines] y la formaLa fig. 2.48 muestra la distribución de terminales [pines] y la forma
de conexión recomendada por el fabricante, así como las ecuaciones parade conexión recomendada por el fabricante, así como las ecuaciones para
el cálculo del voltaje de el cálculo del voltaje de salida.salida.
Por tantoPor tanto
outoutEjemploEjemplo.- Para el circuito de la fig. 2.49 determinar el r ango de.- Para el circuito de la fig. 2.49 determinar el r ango de V V ..
11 22ConConsidsideraerar R r R = 22= 2200ÙÙ, R , R un poun potenctenciómeiómetro dtro de 5Ke 5KÙÙ..
22 OOuuttCuCuanando do R R = 0= 0ÙÙ, , V V = = 11,,2255VV
22CuCuanando do R R = 5= 5KKÙÙ,,
FIGURA 2.48FIGURA 2.48
FIGURA 2.49FIGURA 2.49
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11335 5 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Es decir que el rango de voltajes DC esEs decir que el rango de voltajes DC es
Ejercicios PropuestosEjercicios Propuestos
1.1.DiseDiseñar unñar una fuena fuente de vte de voltaoltaje DC je DC utilutilizanizando un do un rectrectificificador dador de medie mediaa
DDCC,,LL DDCC,,LLoondnda a y y ffililtrtro o CC. . LaLas s eespspececifificicacacioionenes s ssonon: : V V = = 9V9V; ; I I = = 110000mA mA yy
mmãã= 3,5%. Det= 3,5%. Determinar los erminar los valores de valores de C y VC y V. ¿Cuál es la corrient. ¿Cuál es la corrient e dee de
pico del diodo? Diodo de silicio.pico del diodo? Diodo de silicio.
inin2.2.Para ePara el circl circuito duito de la fige la fig. 2.5. 2.50 se 0 se tientienen los sen los siguiiguienteentes datos datos: Vs: V
= 30Vsen(= 30Vsen(ùùt), f = t), f = 60Hz, las tres resistencias tiene60Hz, las tres resistencias tiene n un mismo valorn un mismo valor
LLigual a 1,8Kigual a 1,8K ÙÙ. Dibujar las . Dibujar las formas de onda formas de onda en la entrada en la entrada y en Vy en V, y, y
calcular el valor RMS y la componente DC en la carg a, a) para diodoscalcular el valor RMS y la componente DC en la carg a, a) para diodos
ideales; b) para diodos de silicio, en este caso, t ambién calcule elideales; b) para diodos de silicio, en este caso, t ambién calcule el
tiempo de conducción de los diodos.tiempo de conducción de los diodos.
3.3.DiseDiseñar uñar una funa fuente ente de vode voltaje DC empltaje DC emp leanleando un do un rectrectificificador ador de onde ondada
completa completa tipo-puentipo-puente y filtte y filtro C, que ro C, que satisfasatisfaga las sga las siguieiguientes contes condicionendiciones:s:
DDCC,,LL DDCC,,LL PPSSV V = 1= 10V0V; I ; I = 2= 25050mmA. A. UtUtililicice ue un rn reegugulaladodor cr con on ZéZénener. r. AAsusuma ma quque Ve V
RMSRMS[a l[a la saa salida lida del del secusecundarndario dio del tel transransformformadorador] es ] es de 15de 15VV. Ca. Calcullcularar
SS mmaaxx,,ZZ mmaaxx,,ZZlloos s vvaalloorrees s dde e RR, , CC, , II, , P P yyããen la carga [para en la carga [para esto último, asumaesto último, asuma
zzr r = = 11,,22ÙÙ]. Los diodos son de silicio.]. Los diodos son de silicio.
4.4.Un reUn rectictificficadoador de medr de media ondia onda con fia con filtrltro capo capaciacitivo, tiene los siguientivo, tiene los siguien testes
mm LLvalovalores: res: V V = 25V= 25V, C = , C = 220220ììF F y R y R = 1= 1KKÙÙ, (diodo de silicio). Calcular, (diodo de silicio). Calcular
DDCC,,LL DDCC,,LLlloos s vvaalloorrees s ddee: : VV; ; II;;ãã; la corriente pico en el diodo, el ángulo; la corriente pico en el diodo, el ángulo
de conducción del diodo y el VPI.de conducción del diodo y el VPI.
5.5.DiseDiseñar unñar una fuena fuente de vte de voltaoltaje DC je DC utilutilizanizando un do un rectrectificificador dador de medie mediaa
DDCC,,LL DDCC,,LLoondnda y a y fifiltltro ro CC. L. Laas s esespepecicifificacacicionones es soson: n: V V = 9= 9VV; I ; I = 1= 10000mA mA yyãã
FIGURA 2.50FIGURA 2.50
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
Es decir que el rango de voltajes DC esEs decir que el rango de voltajes DC es
Ejercicios PropuestosEjercicios Propuestos
1.1.DiseDiseñar unñar una fuena fuente de vte de voltaoltaje DC je DC utilutilizanizando un do un rectrectificificador dador de medie mediaa
DDCC,,LL DDCC,,LLoondnda a y y ffililtrtro o CC. . LaLas s eespspececifificicacacioionenes s ssonon: : V V = = 9V9V; ; I I = = 110000mA mA yy
mmãã= 3,5%. Det= 3,5%. Determinar los erminar los valores de valores de C y VC y V. ¿Cuál es la corrient. ¿Cuál es la corrient e dee de
pico del diodo? Diodo de silicio.pico del diodo? Diodo de silicio.
inin2.2.Para ePara el circl circuito duito de la fige la fig. 2.5. 2.50 se 0 se tientienen los sen los siguiiguienteentes datos datos: Vs: V
= 30Vsen(= 30Vsen(ùùt), f = t), f = 60Hz, las tres resistencias tiene60Hz, las tres resistencias tiene n un mismo valorn un mismo valor
LLigual a 1,8Kigual a 1,8K ÙÙ. Dibujar las . Dibujar las formas de onda formas de onda en la entrada en la entrada y en Vy en V, y, y
calcular el valor RMS y la componente DC en la carg a, a) para diodoscalcular el valor RMS y la componente DC en la carg a, a) para diodos
ideales; b) para diodos de silicio, en este caso, t ambién calcule elideales; b) para diodos de silicio, en este caso, t ambién calcule el
tiempo de conducción de los diodos.tiempo de conducción de los diodos.
3.3.DiseDiseñar uñar una funa fuente ente de vode voltaje DC empltaje DC emp leanleando un do un rectrectificificador ador de onde ondada
completa completa tipo-puentipo-puente y filtte y filtro C, que ro C, que satisfasatisfaga las sga las siguieiguientes contes condicionendiciones:s:
DDCC,,LL DDCC,,LL PPSSV V = 1= 10V0V; I ; I = 2= 25050mmA. A. UtUtililicice ue un rn reegugulaladodor cr con on ZéZénener. r. AAsusuma ma quque Ve V
RMSRMS[a l[a la saa salida lida del del secusecundarndario dio del tel transransformformadorador] es ] es de 15de 15VV. Ca. Calcullcularar
SS mmaaxx,,ZZ mmaaxx,,ZZlloos s vvaalloorrees s dde e RR, , CC, , II, , P P yyããen la carga [para en la carga [para esto último, asumaesto último, asuma
zzr r = = 11,,22ÙÙ]. Los diodos son de silicio.]. Los diodos son de silicio.
4.4.Un reUn rectictificficadoador de medr de media ondia onda con fia con filtrltro capo capaciacitivo, tiene los siguientivo, tiene los siguien testes
mm LLvalovalores: res: V V = 25V= 25V, C = , C = 220220ììF F y R y R = 1= 1KKÙÙ, (diodo de silicio). Calcular, (diodo de silicio). Calcular
DDCC,,LL DDCC,,LLlloos s vvaalloorrees s ddee: : VV; ; II;;ãã; la corriente pico en el diodo, el ángulo; la corriente pico en el diodo, el ángulo
de conducción del diodo y el VPI.de conducción del diodo y el VPI.
5.5.DiseDiseñar unñar una fuena fuente de vte de voltaoltaje DC je DC utilutilizanizando un do un rectrectificificador dador de medie mediaa
DDCC,,LL DDCC,,LLoondnda y a y fifiltltro ro CC. L. Laas s esespepecicifificacacicionones es soson: n: V V = 9= 9VV; I ; I = 1= 10000mA mA yyãã
FIGURA 2.50FIGURA 2.50
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11336 6 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
mm= 0,05. Deter= 0,05. Determinar los valores de C y Vminar los valores de C y V . ¿Cuál es . ¿Cuál es la corrientla corriente de picoe de pico
del diodo? a) Suponga diodo ideal; b) diodo de sili cio.del diodo? a) Suponga diodo ideal; b) diodo de sili cio.
6.6.DiseDiseñar uñar una fuena fuente dnte de polae polarizarización ción emplempleandeando un recto un rectificificador de oador de ondanda
completa con transformador con toma central y filtr o C, que satisfagacompleta con transformador con toma central y filtr o C, que satisfaga
DDCC,,LL DDCC,,LLllaas ss siigguuiieennttees cs coonndidiccioionneess: V : V = 1= 188VV; I ; I = = 222200mmA yA yãã= 0,01.= 0,01.
mmEspecificaEspecificar los valorer los valores de Vs de V, y C. Asuma diodo, y C. Asuma diodo s de silicios de silicio. Determine. Determine
el VPI y la corriente pico de los el VPI y la corriente pico de los diodos.diodos.
7.7.Se dSe deseesea disa diseñaeñar unr una fuea fuente nte de vode voltaltaje DC con un rectificadje DC con un rectificad or tipo-puentor tipo-puentee
con un con un filtfiltro coro con capacitor de entrada. Las espn capacitor de entrada. Las esp ecificaciones son: ecificaciones son: VoltajeVoltaje
DDCC ppppen en la la cacargrga 12a 12V V y un y un ririzazado ddo de 1e 1V V cocon un una na cacargrga da de 56e 5600ÙÙ; ¿qué valor; ¿qué valor
RMSRMSde V de V debe debe prodproducir ucir el del devanevanado ado secusecundarndario pio para ara un vun voltaoltaje dje de líe líneanea
RMSRMSde 1de 120V20V? ¿d? ¿de que qué valé valor deor debe sebe ser el cr el capacapacitoritor? ¿Cu? ¿Cuál es ál es la cola corrierrientente
de carga y el VPI de de carga y el VPI de los diodos? Determine la corriente pico en loslos diodos? Determine la corriente pico en los
diodos.diodos.
8.8.DiseDiseñar uñar una funa fuente de voltente de volt aje Daje DC empC empleanleando un do un rectrectificificador ador de onde ondada
complcompleta tipeta tipo-pueo-puente y filtro nte y filtro C, que satC, que satisfaga laisfaga las siguiens siguientes condtes condicioneiciones:s:
DDCC,,LL DDCC,,LLV V = 1= 12V2V; I ; I = 2= 2550m0mA. A. UUtitililice ce un un rregegululadador or ccon on ZZénénerer. E. Esspepecicifificacarr
pp LLlos valos valorelores de V s de V (a la sal(a la salida del sida del secunecundaridario del trao del transfonsformadrmador), Ror), R,,
SS mmaaxx,,Z mZ m aaxx,,ZZ zzRR, , CC, , II, , P P yyããen la en la cargcarga (aa (asuma suma r r = 2,5= 2,5ÙÙ). Los diodos son de). Los diodos son de
silicio. Asuma un voltaje de silicio. Asuma un voltaje de rizado adecuado sobre el filtro [V,maxrizado adecuado sobre el filtro [V,max
y V,mim].y V,mim].
9.9.¿Cuá¿Cuáles serían lles serían l as veas ventajntajas das de utie utilizalizar un r un regureguladolador en r en circcircuitouito
integrado, en comparación con uno de diodo Zéner?integrado, en comparación con uno de diodo Zéner?
10.10.En un ciEn un circuircuito con fito con filtro cltro con capon capacitacitor, el faor, el factor de rictor de rizado mzado mejorejoraa
con: (Una sola respuesta)con: (Una sola respuesta)
a) cargas altas y capacitor bajoa) cargas altas y capacitor bajo GG
b) cargas altas y capacitor altob) cargas altas y capacitor alto GG
c) cargas bajas y capacitor bajoc) cargas bajas y capacitor bajo GG
d) cargas bajas y capacitor altod) cargas bajas y capacitor alto GG
Carga se refiere a la corriente que circula por la resistencia de salida.Carga se refiere a la corriente que circula por la resistencia de salida.
11.11.En un cirEn un circuitcuito con recto con rectificificador de ondador de onda compla completa [tieta [tipo-ppo-puentuente, dioe, diodosdos
PP 11de silicio] y filtde silicio] y filt ro C, se tienen lro C, se tienen l os siguienos siguientes datos: V tes datos: V = 15V,= 15V,èè
rr= 82°; V= 82°; V (RMS) = 150(RMS) = 150 mV (voltaje mV (voltaje eficaz de reficaz de r izado, en lizado, en l a carga).a carga).
DC,LDC,LDetDetermermineine: a: a) L) La ca compomponeonente nte DC DC en en la cala carga (Vrga (V ); b) s); b) si si se de deseesea ea entrntregaegarr
DCDC LL100m100mA A a la a la cargcarga, da, detereterminaminar C y r C y R R y la coy la corrierriente pnte pico eico en los n los dioddiodos.os.
12.12.En un ciEn un circuircuito con recto con rectifitificadocador de onda comr de onda completpleta (tipa (tipo puento puente) y file) y filtrotro
11 rrC, se tienen los siguientes datos:C, se tienen los siguientes datos: èè= 85°= 85°; V; V(RMS(RMS) = 22mV () = 22mV (voltvoltajeaje
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
mm= 0,05. Deter= 0,05. Determinar los valores de C y Vminar los valores de C y V . ¿Cuál es . ¿Cuál es la corrientla corriente de picoe de pico
del diodo? a) Suponga diodo ideal; b) diodo de sili cio.del diodo? a) Suponga diodo ideal; b) diodo de sili cio.
6.6.DiseDiseñar uñar una fuena fuente dnte de polae polarizarización ción emplempleandeando un recto un rectificificador de oador de ondanda
completa con transformador con toma central y filtr o C, que satisfagacompleta con transformador con toma central y filtr o C, que satisfaga
DDCC,,LL DDCC,,LLllaas ss siigguuiieennttees cs coonndidiccioionneess: V : V = 1= 188VV; I ; I = = 222200mmA yA yãã= 0,01.= 0,01.
mmEspecificaEspecificar los valorer los valores de Vs de V, y C. Asuma diodo, y C. Asuma diodo s de silicios de silicio. Determine. Determine
el VPI y la corriente pico de los el VPI y la corriente pico de los diodos.diodos.
7.7.Se dSe deseesea disa diseñaeñar unr una fuea fuente nte de vode voltaltaje DC con un rectificadje DC con un rectificad or tipo-puentor tipo-puentee
con un con un filtfiltro coro con capacitor de entrada. Las espn capacitor de entrada. Las esp ecificaciones son: ecificaciones son: VoltajeVoltaje
DDCC ppppen en la la cacargrga 12a 12V V y un y un ririzazado ddo de 1e 1V V cocon un una na cacargrga da de 56e 5600ÙÙ; ¿qué valor; ¿qué valor
RMSRMSde V de V debe debe prodproducir ucir el del devanevanado ado secusecundarndario pio para ara un vun voltaoltaje dje de líe líneanea
RMSRMSde 1de 120V20V? ¿d? ¿de que qué valé valor deor debe sebe ser el cr el capacapacitoritor? ¿Cu? ¿Cuál es ál es la cola corrierrientente
de carga y el VPI de de carga y el VPI de los diodos? Determine la corriente pico en loslos diodos? Determine la corriente pico en los
diodos.diodos.
8.8.DiseDiseñar uñar una funa fuente de voltente de volt aje Daje DC empC empleanleando un do un rectrectificificador ador de onde ondada
complcompleta tipeta tipo-pueo-puente y filtro nte y filtro C, que satC, que satisfaga laisfaga las siguiens siguientes condtes condicioneiciones:s:
DDCC,,LL DDCC,,LLV V = 1= 12V2V; I ; I = 2= 2550m0mA. A. UUtitililice ce un un rregegululadador or ccon on ZZénénerer. E. Esspepecicifificacarr
pp LLlos valos valorelores de V s de V (a la sal(a la salida del sida del secunecundaridario del trao del transfonsformadrmador), Ror), R,,
SS mmaaxx,,Z mZ m aaxx,,ZZ zzRR, , CC, , II, , P P yyããen la en la cargcarga (aa (asuma suma r r = 2,5= 2,5ÙÙ). Los diodos son de). Los diodos son de
silicio. Asuma un voltaje de silicio. Asuma un voltaje de rizado adecuado sobre el filtro [V,maxrizado adecuado sobre el filtro [V,max
y V,mim].y V,mim].
9.9.¿Cuá¿Cuáles serían lles serían l as veas ventajntajas das de utie utilizalizar un r un regureguladolador en r en circcircuitouito
integrado, en comparación con uno de diodo Zéner?integrado, en comparación con uno de diodo Zéner?
10.10.En un ciEn un circuircuito con fito con filtro cltro con capon capacitacitor, el faor, el factor de rictor de rizado mzado mejorejoraa
con: (Una sola respuesta)con: (Una sola respuesta)
a) cargas altas y capacitor bajoa) cargas altas y capacitor bajo GG
b) cargas altas y capacitor altob) cargas altas y capacitor alto GG
c) cargas bajas y capacitor bajoc) cargas bajas y capacitor bajo GG
d) cargas bajas y capacitor altod) cargas bajas y capacitor alto GG
Carga se refiere a la corriente que circula por la resistencia de salida.Carga se refiere a la corriente que circula por la resistencia de salida.
11.11.En un cirEn un circuitcuito con recto con rectificificador de ondador de onda compla completa [tieta [tipo-ppo-puentuente, dioe, diodosdos
PP 11de silicio] y filtde silicio] y filt ro C, se tienen lro C, se tienen l os siguienos siguientes datos: V tes datos: V = 15V,= 15V,èè
rr= 82°; V= 82°; V (RMS) = 150(RMS) = 150 mV (voltaje mV (voltaje eficaz de reficaz de r izado, en lizado, en l a carga).a carga).
DC,LDC,LDetDetermermineine: a: a) L) La ca compomponeonente nte DC DC en en la cala carga (Vrga (V ); b) s); b) si si se de deseesea ea entrntregaegarr
DCDC LL100m100mA A a la a la cargcarga, da, detereterminaminar C y r C y R R y la coy la corrierriente pnte pico eico en los n los dioddiodos.os.
12.12.En un ciEn un circuircuito con recto con rectifitificadocador de onda comr de onda completpleta (tipa (tipo puento puente) y file) y filtrotro
11 rrC, se tienen los siguientes datos:C, se tienen los siguientes datos: èè= 85°= 85°; V; V(RMS(RMS) = 22mV () = 22mV (voltvoltajeaje
FFUUEENNTTEES S DDE E VVOOLLTTAAJJE E DDCC - - 11337 7 --
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
DC,LDC,Lefieficaz caz de rde rizaizado)do). De. Deterterminmine: ae: a) Co) Compomponennente Dte DC en lC en la caa carga (rga (VV); b); b))
TT DCDCVV(RMS(RMS) () (VoltVoltaje eaje eficaficaz totz total); al); c) Si c) Si se dese desea esea entrentregar 1gar 100mA 00mA a laa la
LLcargcarga, dea, determterminar inar C y RC y R..
iinn((mmiinn)) iinn((mmaaxx))1133..DDeetteerrmmiinnaar r eel l rraannggo o dde e vvaarriiaacciióón n ddeel l vvoollttaajje e dde e eennttrraadda a [[V V y y VV ]]
que se debe aplicar a un circuito regulador con zén er, cuya carga varíaque se debe aplicar a un circuito regulador con zén er, cuya carga varía
SS ZZ zz((mmaaxx))entre 100entre 100ÙÙy 1Ky 1KÙÙy cuy cuya ya R R es es 101000ÙÙ. Dato. Datos del zs del zéneréner: V : V = 10V; = 10V; PP
Z(min)Z(min)= = 22WW; ; I I = = 22,,55mmAA..
inin14.14.Para ePara el circl circuito duito de la fig. 2e la fig. 2.51 s.51 se tiee tienen lnen los sigos siguienuientes dates datos: Vtos: V
= 60Vsen(= 60Vsen(ùùt), f = t), f = 60Hz, las tres resistencias tienen un mismo valor60Hz, las tres resistencias tienen un mismo valor
LLigual a 1,2Kigual a 1,2K ÙÙ. Dibujar las for. Dibujar las for mas de onmas de onda en la enda en la entradtrada y en Va y en V, y, y
calcular el voltaje RMS y la componente DC calcular el voltaje RMS y la componente DC en la carga, a) para diodosen la carga, a) para diodos
ideales; b) para diodos de silicio, en este caso, t ambién calcule elideales; b) para diodos de silicio, en este caso, t ambién calcule el
tiempo de conducción de los diodos.tiempo de conducción de los diodos.
D:\...\ELECTRÓNICA\DE_Cp2.wpdD:\...\ELECTRÓNICA\DE_Cp2.wpd
Revisión: Revisión: Febrero Febrero - - 20102010
FIGURA 2.51FIGURA 2.51
CCaarrlloos s NNoovviillllo o MMoonntteerroo CCaan n
DC,LDC,Lefieficaz caz de rde rizaizado)do). De. Deterterminmine: ae: a) Co) Compomponennente Dte DC en lC en la caa carga (rga (VV); b); b))
TT DCDCVV(RMS(RMS) () (VoltVoltaje eaje eficaficaz totz total); al); c) Si c) Si se dese desea esea entrentregar 1gar 100mA 00mA a laa la
LLcargcarga, dea, determterminar inar C y RC y R..
iinn((mmiinn)) iinn((mmaaxx))1133..DDeetteerrmmiinnaar r eel l rraannggo o dde e vvaarriiaacciióón n ddeel l vvoollttaajje e dde e eennttrraadda a [[V V y y VV ]]
que se debe aplicar a un circuito regulador con zén er, cuya carga varíaque se debe aplicar a un circuito regulador con zén er, cuya carga varía
SS ZZ zz((mmaaxx))entre 100entre 100ÙÙy 1Ky 1KÙÙy cuy cuya ya R R es es 101000ÙÙ. Dato. Datos del zs del zéneréner: V : V = 10V; = 10V; PP
Z(min)Z(min)= = 22WW; ; I I = = 22,,55mmAA..
inin14.14.Para ePara el circl circuito duito de la fig. 2e la fig. 2.51 s.51 se tiee tienen lnen los sigos siguienuientes dates datos: Vtos: V
= 60Vsen(= 60Vsen(ùùt), f = t), f = 60Hz, las tres resistencias tienen un mismo valor60Hz, las tres resistencias tienen un mismo valor
LLigual a 1,2Kigual a 1,2K ÙÙ. Dibujar las for. Dibujar las for mas de onmas de onda en la enda en la entradtrada y en Va y en V, y, y
calcular el voltaje RMS y la componente DC calcular el voltaje RMS y la componente DC en la carga, a) para diodosen la carga, a) para diodos
ideales; b) para diodos de silicio, en este caso, t ambién calcule elideales; b) para diodos de silicio, en este caso, t ambién calcule el
tiempo de conducción de los diodos.tiempo de conducción de los diodos.
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