Este documento presenta el trabajo final de un estudiante sobre el diseño de una fuente de alimentación regulada. El trabajo incluye las fases de diseño de un rectificador de onda completa, filtrado con capacitor y regulador Zener. Además, se realizan cálculos, simulaciones y análisis de voltajes y corrientes. El estudiante concluye habiendo aprendido sobre los componentes clave de una fuente de alimentación y el uso del software de simulación.

1. TRABAJO FINAL
JHON JAIRO MONTOYA CORTES
16862376
TUTOR
JAIRO LUIS GUTIERREZ
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS DE TECNOLOGIA E INGENIERIA
ELECTRONICA BASICA
MAYO 2013
PALMIRA – VALLE

2. INTRODUCCION
Los componentes electrónicos utilizados en la electrónica trabajan hoy en día con corriente directa y
regulada (DC) lo que hace necesario el uso de una fuente de alimentación regulada que convierta la
corriente alterna (AC) que en nuestro país es de 110V en corriente directa (DC) que se encargara
de proporcionar el voltaje suficiente a estos dispositivos y que garanticen la estabilidad
de la tensión que ingresa al equipo.
En el desarrollo de este trabajo final veremos cómo es el funcionamiento de una fuente
de alimentación regulada utilizando un diodo zener y poniendo en práctica los
conocimientos adquiridos durante el desarrollo de este curso, además el diseño de un
rectificador de onda completa, el filtrado con capacitor y el regulador zener.

3. FASE 1: RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETA TIPO PUENTE
1.1 Complete luego de los cálculos la siguiente tabla:
Según las especificaciones del diseño (sec) 20 VpV  . Entonces:
El voltaje rms en el secundario está determinado por
(sec)
(sec)
(sec)
2
20
V
2
14.14 V
p
rms
rms
rms
V
V
V
V



El voltaje promedio en el secundario se calcula como
2
2 20
V
12.73 V
p
prom
prom
prom
V
V
V
V






El voltaje pico de salida es
( ) (sec)
( )
( )
1.4 V
20 V 1.4 V
18.6 V
p sal p
p sal
p sal
V V
V
V
 
 

El voltaje de pico inverso está determinado como
( ) 0.7 V
18.6 V 0.7 V
19.3 V
p salPIV V
PIV
PIV
 
 

(sec)rmsV (sec)promV ( )p salV PIV
14.14 12.73 18.6 19.3
1.2 ¿Cuál de los valores anteriormente calculado es que mostraría un voltímetro digital
común?
Respuesta: De los valores anteriores el que mostraría un voltímetro digital común sería el de
voltaje rms.

4. 1.3 ¿Qué ventaja tiene el usar un rectificador de onda completa tipo puente frente a uno de
onda completa con derivación central?
Respuesta: En el rectificador de onda completa tipo puente se utiliza toda la tensión entregada por
el secundario, mientras que en el de onda completa con derivación central se utiliza sólo la mitad de
la tensión que entrega el secundario.
1.4 ¿Es la siguiente afirmación falsa o verdadera?
“La frecuencia de la onda de salida en un rectificador de onda completa tipo puente es la mitad
del valor de la entrada”
Respuesta: Es falsa, ya que en realidad para el rectificador de onda completa tipo puente o con
derivación central la frecuencia de salida es el doble de la frecuencia de entrada. Por ejemplo si
tenemos una frecuencia de entrada de 50 Hz la frecuencia de salida en el rectificador de onda
completa deberá ser 100 Hz. La función del rectificador de onda completa es invertir cada semiciclo
negativo y de esta manera se obtiene el doble de semiciclos positivos.
FASE 2: FILTRADO CON CAPACITOR
2.1 Teniendo en cuenta la información anterior y recordando que la máxima corriente que
debe manejar nuestra fuente es 50 mA. Encuentre el valor del condensador para lograr una
tensión de rizado de 0.3 ppV .
Teniendo en cuenta la siguiente ecuación:
L
rpp
I
V
fC

Respuesta
Como pp0.3 VrppV  , 50 mALI  y 120 Hzf  , entonces
3
50 10
120 0.3
1389 F
L
rpp
I
C
fV
C
C 







5. 2.2 El condensador se carga aproximadamente al valor pico de la salida del rectificador tipo
puente ( )p salV teniendo el valor de la corriente 50mA por ley de Ohm se conoce valor de cR y
de este modo se logra calcular un valor aproximado de la constante de tiempo cR C complete
la siguiente tabla:
Respuesta
Según la Ley de Ohm:
( )
3
18.6
50 10
372
p sal
c
L
c
c
V
R
I
R
R




 
Entonces, el periodo de la salida en el puente rectificador está dada por
1 1
8.33 ms
120
T
f
  
En este caso, la constante de tiempo C cT R C  es
6
372 1389 10
517 ms
C
C
T
T

  

T TC
8.33 ms 517 ms
2.3 ¿Se cumple la condición de que TC debe ser al menos 10 veces mayor a T?
Si No
x
En este caso, en la tabulación del punto 2.2 se observa que CT es mucho mayor a T ,en este caso es
aproximadamente 62 veces mayor.

6. FASE 3: REGULADOR ZENER
3.1 Completar luego de los cálculos La siguiente Tabla:
Respuesta
Se desea hallar el valor óptimo para el resistor limitador de corriente del zener. Sabemos que
min max
2
s s
s
R R
R

 . Como min
max
s z
s
z
V V
R
I

 , donde max 75 mAzI  (según el parámetro del
fabricante), 18.6 VsV  y 4.7 VzV  se tiene
min 3
18.6 4.7
185
75 10
sR 

  

Como max
min
s z
s
z RL
V V
R
I I



e min max 0.15z zI I  , se tiene
max 3
18.6 4.7
445
(11.25 20) 10
sR 

  
 
Por tanto
185 445
2
315
s
s
R
R

 
 
La resistencia de carga es:
3
4.7
20 10
235
L
L
RL
L
L
V
R
I
R
R




 
La corriente por el resistor limitador es:

7. 18.6 4.7
315
44.1 mA
s z
s
s
s
s
V V
I
R
I
I





La corriente por el diodo zener está determinada por
44.1 20
24.1 mA
z s RL
z
z
I I I
I
I
 
 

La potencia disipada por el zener será
3
4.7 24.1 10
113.3 mW
z z z
z
z
P V I
P
P

 
  

RS RL IS IZ PZ
315  235  44.1 mA 24.1 mA 113.3 mW
FASE 4 SIMULACIÓN DEL CIRCUITO
4.1 Grafique los voltajes como se indica en el circuito mostrado en la siguiente figura:
V1
FREQ = 60
VAMPL = 20
VOFF = 0
D1
D1N4002
D2
D1N4002
D3
D1N4002
D4
D1N4002
C1
1389u
CMAX
R1
372
R2
315
D5
D1N750
R3
235
0
V-
V+
VV

8. 4.2 Grafique las corrientes como se indica en el circuito mostrado en la siguiente figura:
V1
FREQ = 60
VAMPL = 20
VOFF = 0
D1
D1N4002
D2
D1N4002
D3
D1N4002
D4
D1N4002
C1
1389u
CMAX
R1
372
R2
315
D5
D1N750
R3
235
0
I
I
I
I

9. FASE 5 FUENTE DE VOLTAJE VARIABLE CON ARREGLO DE TRANSISTORES
5.1 Usando el valor de C anteriormente calculado, simule el circuito propuesto y complete la
siguiente tabla para los valores sugeridos de R3
VR7 para
R3=500Ω
VR7 para
R3=1KΩ
VR7 para
R3=3KΩ
VR7 para
R3=5KΩ
VR7 para
R3=8KΩ
16.5 15.5 9.66 8.3 7.5
5.2 Cuál es el rango de voltaje variable de la fuente
Respuesta
El voltaje de salida mostrado en la figura está determinado por la expresión
 1
2 3
2
Qsal z BE
R R
V V V
R

  . Se puede tener una idea del rango del voltaje variable de la fuente al
encontrar el límite de salV cuando 2R tiende a 0 y cuando tiende a infinito.
Cuando 2R tiende a cero por la derecha, matemáticamente el voltaje de salida se hace infinito, lo
cual es físicamente imposible, por tanto la fuente entregará un valor aproximado a 16.5 V y cuando
2R tiende a infinito el voltaje de salida será igual a 6.1 V
V2
FREQ = 60
VAMPL = 20
VOFF = 0
D1
D1N4002
D2
D1N4002
D3
D1N4002
D4
D1N4002
C2
1389u
CMAX
R1
1k
Q1
Q2N2222
D10
D1N750
Q2
Q2N2222
R2
2k
R3
500
R5
10k
C3
100u
CMAX
R7
150
0
V
V

10. CONCLUSIONES
 Con el desarrollo de este trabajo aprendimos como se construye una fuente de alimentación
regulada, haciendo uso de los diferentes dispositivos electrónicos como el rectificador de
onda completa, el filtrado con capacitor y el regulador zener.
 Aprendimos a utilizar el software de simulación Pspice Student que nos sirvió de gran
ayuda para el desarrollo de este trabajo.
 Analizamos y aprendimos lo importante que es el uso de las fuentes de alimentación en los
diferentes equipos electrónicos, ya que son las encargadas de convertir la corriente alterna
(AC) en corriente directa (DC).

11. BIBLIOGRAFIA
 Modulo de Electrónica Básica, Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD.
 Principios de Electrónica (VI Edición) – Malvino, Albert Paul.
 Software de Simulación Pspice Student.
 Laboratorio de Electrónica, Ing. José Audberto Torres, Tutor Universidad Nacional Abierta
y a Distancia – Sede Palmira.