Reguladores integrados de tensión

1. FUENTES DE ALIMENTACIÓN DE RED REGULABLES
U U
Para la estabilización de la tensión de salida existen numerosos procedimientos. Si la corriente que
hay que regular sólo es de algunos miliamperios, bastará con emplear una regulación con diodo
zener. Si se trata de suministrar una corriente de varias decenas de miliamperios o más con una
tensi6n fija, entonces es conveniente utilizar un circuito integrado regulador de la serie 7800 o 7900.
Con una ligera modificación del circuito, la tensión de salida podrá regularse con un simple
potenciómetro y el aparato se convertirá en un valioso instrumento de
laboratorio.
ESQUEMA DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULADA
U
En la figura puede verse el esquema típico de una fuente de alimentación de este tipo. El regulador
esta representado por un pequeño rectángulo del que salen tres conexiones: (1) Entrada; (2) Salida
(3) Punto común o Masa. En el mercado existen numerosos modelos de reguladores de baja tensión.
Los más conocidos y empleados son los de la serie 7800, que pueden suministrar tensiones
normalizadas entre +5V y +24V según el modelo. Hay ciertos circuitos reguladores que han sido
diseñados para proporcionar una tensi6n de salida regulable, si se emplea un potenciómetro exterior,
Este es el caso del LM 317, que suministra una tensión regulada entre 1 ,2V y 37V.
Hay que tener en cuenta que los dos condensadores C2 y C3 del esquema son indispensables para
el buen funcionamiento de la fuente, y deben montarse lo más cerca posible del regulador.
Físicamente los reguladores de la serie 7800 se presentan en tres cápsulas diferentes: la TO-5, que
puede suministrar hasta 200mA y las TO-3 y TO-220, que pueden soportar hasta lA de carga siempre
que estén montados en un radiador adecuado para poder disipar el calor generado en su interior.
En la tabla siguiente se indican 1as principales características de los reguladores de esta serie. Por
ejemplo, el modelo 7805 tiene una tensión nominal de +5V, y la tensión de salida garantizada por el
fabricante está comprendida entre 4,8V y 5,2V. Esto significa que un circuito integrado regulador
7805 mantendrá su tensión de salida fija en un valor entre 4,8V y 5,2V con una variación de corriente
de carga entre 0 y 200mA. En cuanto a la tensión aplicada a su entrada deberá estar comprendida
entre 10V máx y 7,5V min, para asegurar una disipación y una regulación correcta. Tanbien hay que
tener en cuenta que estos circuitos integrados están protegidos contra cortocircuitos. Cuando se
produce una corriente de sobrecarga, la temperatura del interior de la capsula aumenta y, entonces,
la corriente de salida queda limitada automáticamente a 350 mA (capsula TO-5). En cuanto a la
atenuación de la tensión residual de C.A. de rizado, esta garantizada de 60 dB, ósea una relación de
Figura1
1000 veces, una variación de 1V en la entrada se traduce en una variación de 1mV en la salida, la
resistencia interna de estos reguladores es de 15mΩ (0,015Ω).
Modelo 7803 7805 7806 7808 7809 7810 7812 7815 7818 7824
Vout B B 3.3V 5V 6V 8V 9V 10V 12V 15V 18V 24V
Modelo 7903 7905 7906 7908 7909 7910 7912 7915 7918 7924
-
Vout
B B
3.3V
-5V -6V -8V -9V -10V -12V -15V -18V -24V

2. REGULADORES INEGRADOS SERIE 7800
TENSIÓN
TIPO VS min. VS máx. VE máx. VE mín.
REG VS
7805 +5V 4,80V 5,20V 10V 7,5V
7806 +6V 5,75V 6,25V 11V 8,5V
7808 +8V 7,70V 8,30V 14V 10,5V
7810 +10V 9,60V 10,40V 17V 12,5V
7812 +12V 11,50V 12,50V 19V 14,5V
7815 +15V 14,40V 15,60V 23V 17,5V
7818 +18V 17,30V 18,70V 27V 20,5V
7824 +24V 23,00V 25,00V 33V 26,5V
CORRIENTE DE SALIDA: 120 mA (CAPSULA TO-5) o 1A (CAPSULA TO-3 /TO-220)
U
TO-220
TO-3
REALIZACIÓN DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULADA DE +5V U

3. Para la realización de esta fuente de alimentación regulada son necesarios los componentes
representados en el esquema de la Figura 1. El circuito debe proporcionar una corriente de 200 mA a
5V.
El condensador C1 se carga con los picos de la tensión del secundario del Transformador menos la
caída de tensión directa de dos de los diodos del puente rectificador. Como esta última caída de
tensión es de 1,2V (2x0,6V) aproximadamente, la tensión Ve a la entrada del regulador es de unos
7,7V ((6,3x1,41)-1,2). Esta tensión es perfectamente adecuada para obtener una regulación correcta.
En cuanto a los condensadores, su tensión de trabajo es bastante superior a la tensión aplicada,
pero hay que recordar que C2 debe estar montado lo más cerca posible del regulador. La tensión
residual alterna de rizado después de la rectificación viene dada por la formula practica Vr= (10 x
I)/C, en la que I es la corriente rectificada en mA, C la capacidad de C1 expresada en microFaradios
y Vr la tensión de C.A. residual en voltios pico a pico. Para esta F.A. dicha tensión debe ser del orden
de 2V pico a pico, a plena carga, (10 x 200)/1000.
U U REALIZACIÓN DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN REGULADA DE -5V U
TENSIONES DE SALIDA MULTIPLES U
Con un regulador integrado también es posible obtener una tensión superior a su valor nominal si se
le añade varios diodos zener de distinto valor de tensión zener y un conmutador de varias posiciones,
tal como se indica en la Figura 2, los zener son de 1/4 W de disipación, y por ellos circulará una
corriente I=5mA, Si colocamos la patilla 3, ósea la conexión común a masa obtendremos la tensión
nominal del regulador, 5V.
Otro método consiste en reemplazar el diodo zener por un divisor de tensión como el de la Figura 3.
Sabiendo que la corriente que sale por el terminal común (masa) es de 5mA, se puede calcular
perfectamente el divisor de tensión. Suponiendo que la tensión de salida deseada es de +9v
empleando un 7805, la caída de tensión en los extremos de R1 deberá ser de 4V. El valor de R1 se
calcula dividiendo 4V por la suma de las corrientes que circulan por ella (5mA+Id). El valor de R2 es
igual a 5V/Id. Adoptando una corriente de 10mA+Id, las resistencias R1=270Ω y R2=50Ω.
Figura2
Figura3

4. TENSION DE SALIDA REGULABLE.
U U
La tensión de salida puede regularse sustituyendo la resistencia R1 de la Figura 3 por un
potenciómetro tal como puede verse en la Figura 4. De esta manera y con el mismo valor que R1 y
con P puede regularse la tensión de salida entre +5 y +9V.
Existen otros circuitos integrados diseñados especialmente para proporcionar una tensión de salida
regulable, y son ideales para la realimentación de una fuente de alimentación regulada de
laboratorio. Por ejemplo el LM 317 puede suministrar una tensión de salida regulada entre 1,2V y 37V
con una tensión de entrada de 40V. La corriente de salida puede llegar a 1A (en capsula plana TO-
220) y 200mA (en capsula TO-5). La atenuación de la tensión alterna residual de rizado es de 80 dB,
y su esquema de conexionado puede verse en la siguiente figura 5.
Figura5
Figura4
Cuando usamos los reguladores de tensión ajustables, como el LM317 y el LM337, la entrada de
tensión tiene que ser de un valor entre 1,2 y 1,25 V por encima de la tensión de salida deseada. Esto
es debido a que la tensión en la entrada (ADJ) se compara internamente con una tensión de
referencia (Vref) que tiene ese valor. La tensión de referencia siempre existe en los extremos de la
resistencia R1. Esta junto a la resistencia R2 determinan la corriente que va a pasar por el terminal
ADJ. Esto está determinado por la siguiente fórmula:
Vout =Vref [1+(R2/R1)] + (IADJ)(R2)
Luego de despejar y considerando que IADJ toma siempre un valor muy bajo nos queda:
R2 = (R1/Vref) (Vout - Vref)
R2 = (R1/1,2) (Vout - 1,2)

5. Ejemplo: Si queremos una tensión en la salida
del 317 de 25 V y tomamos a R1=240 ohms:
R2 = (240/1,2) (25 - 1,2) = 4760
Y nos quedaría así el circuito.
Para facilitar el cálculo si a R1 le damos el valor
de 1K2 ohmios y tomando a Vref=1,2 nos
quedará la fórmula de manera más simplificada:
R2 = 1000 (Vout - 1,2)
En la figura, se muestra el esquema básico mejorado. Los condensadores C1 y C2, se emplean con
el fin de eliminar tensiones alternas residuales y mejorar el rizado de la rectificación, en cuanto a los
diodos D1 y D2, sirven para la seguridad del regulador, contra tensiones inversas y evitar las
tensiones parásitas o transitorias que lo destruyan. Es muy recomendable, siempre insistiré, se
deben poner los mencionados diodos.
REGULADORES INTEGRADOS CON TENSIÓN AJUSTABLE
Vsal = Vn + R2 ⋅ I R 2
Vn
Como I R 2 = I C + I R1 = I C +
R1
 V 
Vsal = Vn + R2  I C + n 

 R1 


6. FUENTE DE CORRIENTE CON REGULADOR INTEGRADO
Conectando el circuito de la figura podemos conseguir que la corriente que entregue el regulador a la
carga sea fija, independientemente del valor óhmico que tome la resistencia de carga RL.
En el circuito se cumple que la intensidad IL por la carga es igual a la suma de la corriente de reposo
Ic más la que fluye por la resistencia limitadora R1.
Vn
I L = I C + I R1 = I C +
R1
FUENTE SIMÉTRICA

7. FUENTE REGULABLE DE 0 A 25 VOLTIOS.